Квантификация мягкости в тактильных интерфейсах: новая формула для реалистичного осязания

Университет Калифорнии в Сан-Диего

Исследователи разработали формулу, позволяющую воссоздавать разные уровни воспринимаемой мягкости. На основе экспериментальных данных они создали уравнения, вычисляющие, насколько мягким или твердым будет ощущаться материал, исходя из его толщины, модуля Юнга (меры жесткости) и микроструктурированных участков. Уравнения также работают в обратном направлении: можно рассчитать, какой толщины или микроструктурированным должен быть материал, чтобы он ощущался с заданной мягкостью.

Специально разработанные материалы имитируют разные уровни воспринимаемой мягкости. (Фото: Дэвид Байот / UC San Diego Jacobs School of Engineering)

Разделение параметров восприятия

Исследователи начали с изучения двух параметров, измеряющих воспринимаемую мягкость: глубины вдавливания (насколько глубоко кончик пальца вдавливается в материал) и площади контакта между пальцем и материалом. Обычно эти параметры меняются одновременно при нажатии. Были созданы специальные материалы, разделяющие эти параметры, и протестированы на людях. Разработано девять эластомерных пластин, каждая с уникальным соотношением глубины вдавливания к площади контакта. Пластины отличались степенью микроструктурирования поверхности, толщиной и модулем Юнга.

Роль микроструктурирования

Микроструктурирование представляет собой массивы микроскопических столбиков на поверхности пластин. Маленькие столбики позволяют пальцу вдавливаться глубже без изменения площади контакта. Пластины тестировались на 15 испытуемых, которым предложили две задачи: определить более мягкую из пары пластин и ранжировать все девять от самой мягкой к самой твердой.

Результаты

Испытуемые воспринимали как более мягкие те пластины, которые были толще, имели мало или никакого микроструктурирования и низкий модуль Юнга. Пластины, ощущавшиеся тверже, были тоньше, имели большее микроструктурирование и высокий модуль Юнга.

Для получения дополнительной информации свяжитесь с Лизель Лабиос по адресу: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.; тел.: 858-246-1124.