햅틱 기술 조사 :: 진동식 촉각 자극에 대한 손의 절대 민감도 반응

◎ 목적

햅틱 관련 기술 조사

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◎ 검토 논문 제목

검토 진동식 촉각 자극에 대한 손의 절대 민감도 반응

Human Sensitivity Responses to Vibrotactile Stimulation on the Hand : Measurement of Absolute Thresholds

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◎ 주요 내용 정리

진동식 자극에서는 신체의 부위 뿐만 아니라, 시간적 요소인 진동의 주파수와 공간적 요소인 진동 접촉의 면적에 따라 민감도가 변하는 것으로 밝혀졌다(Verrillo, 1963). Verrillo는 진동 주파수와 피부의 접촉면적이 절대민감도(absolute sensitivity)에 미치는 영향을 연구했는데, 진동 촉각계와 피부의 접촉면적인 0.02cm² 이상일 경우 손에서의 민감도는 250Hz 부근에서 제일 민감한, U자 형태의 곡선을 그리며 변한다는 것을 밝혀냈다(Verrillo. 1963, 1968).

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일반적으로 접촉면적에 관계없이 인간의 피부는 약 230Hz의 주파수로 진동하는 자극에 대해 가장 민감하며, 100Hz 이하나 600Hz 이상의 진동에 대해서는 둔감하게 반응한다. Optacon과 같은 시각장애인을 위한 독서 보조장치의 진동이 모두 230Hz에 맞추어져 있는 이유가 바로 이 때문이다.(Bliss et al., 1970).

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진동주파수와 접촉면적에 의해 역치 반응이 다르게 나타나는 관계를 Duplex mechanism이라 한다(Verrillo, 1986).

 

녹색의 인용 자료에 의하면 진동주파수 변화에 따른 역치 반응 차이에 대하여 더 상세히 알수 있을것으로 보인다.

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진동식 촉각자극에 대한 역치 반응은 신체부위, 피부의 온도, 자극 시간, 진동 자극을 둘러싼 보호막의 존재 여부(Gescheider et al., 1978), 그리고 피실험자의 나이 등에 따라 달라지는 것으로 보고되었다.

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본 연구는 진동주파수와 진동하는 contactor의 숫자가 손에서의 피부의 민감도에 어떤 영향을 미치는지를 조사한 연구이다. 

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본 연구에 사용된 진동촉각계는 미국 ORIBITEC Inc.가 제작한 실험용 모델인 OTCG이다. 이 진동 촉각계는 다섯 개의 작은 진동 contactor로 이루어져 있으며, 크기는 가로 7mm, 세로 1cm인 직사각형이고, 각 진동 contactor는 X자 형태로 배열되었으며, 각 contactor를 따로 조정할 수 있도록 설계 되었다. 각각의 contactor가 최대로 진동할 경우 8micron의 진동폭이 측정되었다.

 

실험장비의 진동의 방향이 수직인지 수평인지 확인되지 않는다.

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피 실험자는 실험이 진행되는 동안 진동촉각계를 약 1.5N(1.38~1.84N)의 힘으로 누르고 있는 상태를 유지하였다.

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필요한 자료는 손가락에 대한 자료이기 때문에, Dp만 참조하면 된다.

손가락은 타 부위에 비해 더 작은 진폭에도 진동을 느낄수 있다.

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(결론 중)

촉각이라는 감각기관을 통하여 사람의 손에 정보를 전달하고자 할 경우에 사용하여야 할 진동은 그 주파수가 240Hz가 가장 효과적이라는 결론을 재확인시켜주고 있는 것이다. 시각 장애자들이 문자를 판독하는 기구인 Optacon의 진동판들이 230Hz의 주파수로 진동하게끔 설정되어 있는 것은 효과적이고 적절한 설정이라 결론지을 수 있다.(Bliss et al., 1970)

 

녹색의 기구 또는 유사 기능을 하는 제품 구매하여 벤치마킹 해보는 것이 좋을 것으로 보여짐

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◎ 요약 및 결론

진동의 주파수가 240Hz에 가까울 수록 작은 진동에도 느낄 수 있다. 즉, 240Hz에 가까울 수록 작은 힘으로 햅틱 구현이 가능하다는 결론이다.