햅틱 인터페이스의 부드러움 정량화: 사실적인 촉감을 위한 새로운 공식

캘리포니아 대학교 샌디에이고

연구진은 다양한 수준의 지각된 부드러움을 재현할 수 있는 공식을 개발했습니다. 실험 결과를 바탕으로 물질의 두께, 영률(물질 강성의 척도), 미세패턴 영역을 기반으로 물질이 얼마나 부드럽거나 단단하게 느껴질지 계산하는 방정식을 만들었습니다. 이 방정식은 역으로도 작동해, 예를 들어 특정 부드러움 수준을 느끼게 하려면 물질이 얼마나 두껍거나 미세패턴이 있어야 하는지 계산할 수 있습니다.

특수 설계된 물질들이 다양한 지각적 부드러움 수준을 모방합니다. (사진: 데이비드 바이요/UC 샌디에이고 제이콥스 공대)

부드러움 지각의 두 매개변수 분리

연구진은 물질의 지각된 부드러움을 측정하는 두 매개변수인 눌림 깊이(손끝이 물질 속으로 얼마나 깊이 들어가는지)와 손끝과 물질 사이의 접촉 면적을 조사하기 시작했습니다. 일반적으로 이 매개변수들은 손끝이 물체를 누를 때 동시에 변합니다. 연구진은 이 두 매개변수를 분리한 특수 설계 물질을 개발하고 피험자들에게 테스트했습니다. 표면의 미세패턴 양, 두께, 영률이 각각 다른 아홉 가지 엘라스토머 슬래브를 만들었습니다.

미세패턴의 역할

미세패턴은 슬래브 표면에 배열된 미세한 기둥들로 구성됩니다. 이 작은 기둥들은 접촉 면적을 바꾸지 않고 손끝이 더 깊이 눌릴 수 있게 합니다. 15명의 피험자에게 슬래브를 테스트했는데, 첫 번째 과제에서는 슬래브 쌍을 제시하고 각각에서 더 부드러운 것을 고르게 했고, 두 번째 과제에서는 아홉 슬래브를 가장 부드러운 것부터 가장 단단한 것까지 순위를 매기게 했습니다.

부드러움 인식에 영향을 미치는 요소들

전반적으로 피험자가 더 부드럽게 느낀 슬래브는 더 두껍고, 표면에 미세패턴이 거의 없거나 없으며, 영률이 낮았습니다. 반면 더 단단하게 느껴진 슬래브는 더 얇고, 미세패턴이 많으며, 영률이 높았습니다.

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