햅틱 인터페이스의 부드러움 정량화:사실적인 터치를 위한 새로운 공식

캘리포니아대학교 샌디에이고

연구자들은 다양한 수준의 인지된 부드러움을 재현할 수 있는 공식을 개발했습니다. 실험 결과를 바탕으로 그들은 재료 두께, 영률(재료의 강성을 나타내는 척도) 및 미세 패턴 영역을 기반으로 재료가 얼마나 부드럽거나 단단한 느낌을 계산할 수 있는 방정식을 만들었습니다. 방정식은 반대로 계산할 수도 있으며, 예를 들어 특정 수준의 부드러움을 느끼기 위해 재료가 얼마나 두꺼워야 하는지 또는 미세 패턴이 있어야 하는지 계산할 수도 있습니다.

특수 가공된 소재는 다양한 수준의 인지된 부드러움을 모방합니다. (사진:David Bailot/UC San Diego Jacobs School of Engineering)

연구원들은 재료의 인지된 부드러움을 측정하는 데 사용되는 두 가지 매개변수, 즉 압입 깊이(손가락 끝이 재료를 누르는 깊이)와 손가락 끝과 재료 사이의 접촉 면적을 조사하는 것으로 시작했습니다. 일반적으로 이러한 매개변수는 손가락 끝으로 개체를 누르면 동시에 변경됩니다. 두 매개변수를 분리한 다음 이를 인간 대상에게 테스트하는 특수 가공된 재료가 개발되었습니다. 연구진은 9개의 서로 다른 엘라스토머 슬래브를 만들었는데, 각 슬래브는 접촉 면적에 대한 압입 깊이의 고유한 비율을 가지고 있습니다. 슬래브는 표면의 미세 패턴 양, 두께, 영률이 다릅니다.

마이크로패터닝은 슬래브 표면에 점이 찍힌 융기된 미세한 기둥의 배열로 구성됩니다. 작은 기둥을 사용하면 접촉 영역을 변경하지 않고도 손가락 끝으로 더 깊게 누를 수 있습니다. 슬래브는 두 가지 작업을 수행하도록 지시받은 15명의 피험자를 대상으로 테스트되었습니다. 첫 번째 작업에서 그들은 피험자에게 여러 쌍의 석판을 제시하고 각 쌍에서 더 부드러운 석판을 식별하도록 요청했습니다. 두 번째 작업에서 연구자들은 피험자들에게 9개의 판을 가장 부드러운 것부터 가장 단단한 것까지 순위를 매기도록 했습니다.

전반적으로, 피험자가 더 부드럽다고 인식한 슬래브는 더 두꺼웠고 표면에 미세 패턴이 거의 또는 전혀 없었으며 영률이 낮았습니다. 한편, 더 단단하다고 느껴지는 슬래브는 더 얇고 미세 패턴이 더 많으며 영률이 높습니다.

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