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

◎ 목적

햅틱 기술 조사

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◎ 검토 자료

진동식 촉각 자극에 대한 손의 상대적 민감도 반응

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

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◎ 검토 내용

본 실험에 독립변수로서 사용된 실험요인은 진동주파수, 진동변환주기(PWM(Pulse-width-modulation) duty cycle), 진동 Contactor의 수 그리고 손에서의 자극 부위 네가지 이다.

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진동주파수는 24, 120, 240, 400Hz의 4가지 수준이 사용되었다

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실험이 진행되는 동안 진동촉각계를 약 1.5N의 힘(1.38~1.84N)으로 약하게 누르고 있는 상태를 유지하였다.

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피실험자가 머리에 쓴 헤드폰을 통해서 신호음이 먼저 울리고, 그로부터 1초 후에 기준 자극이 주어졌으며, 기준자극이 끝난 1초 후에 비교자극이 주어졌다. 두 자극은 모두 1초 동안의 진동으로 이루어졌으며, 비교자극이 기준자극보다 강한 지의 여부를 대답하였다.

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자극면적이 작았을 경우에 기준자극보다 강한 비교자극에서 기준자극과 동일한 세기의 진동을 느낀 것으로 나타났다. 다시 말해서 자극이 전달되는 피부의 접촉면이 작을수록, 동일감각점(PSE)을 찾기 위해서 보다 강한 자극이 필요한 것으로 해석할 수 있다.

 

상기 내용 중, 강한 자극은 진동거리의 진폭을 의미하는 것이며, 즉 가속도와 비례하는 수치이다.

따라서, 휴대폰과 같이 기기 전체를 감싸쥐고 햅틱을 느끼는 것은 손가락으로 햅틱을 느끼는 장치에 더 높은 수준의 힘(가속도)가 필요하다는 내용이다.

 

 

비하여 동인 수준의 강함을

휴대폰과 같이 기기전체를 감싸쥐고 진동을 느

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피부의 상대적 민감도, 즉 역치보다 강한 자극에서의 자극의 세기의 변화에 대한 민감도는 손에서의 부위에 관계없이 진동주파수와 자극면적에 의해서만 영향을 받는다는 것이다.

절대민감도에 관한 여러 연구에서 피부는 손가락 끝 부분에서 진동에 가장 민감한 것으로 보고되었으나, 상대적 민감도의 변화는 절대민감도의 변화와는 다른 결과를 보였다. 이는 흔히 신체의 가장 민감한 부분이 자극의 변화에도 민감할 것이라는 추측과는 거리가 있는 결과였다.

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저주파수의 진동은 손에서 아주 둔감한 것으로 이전의 절대민감도 연구에서뿐만 아니라 본 연구에서도 재확인되었다. 절대민감도에 관한 과거의 연구에서와 같이 이러한 저주파수의 진동으로는 효과적이고 세밀한 촉각정보의 전달이 적절치 않음을 알 수 있다. 그러나 본 연구에서 나타난 진동주파수의 효과는 그 주파수가 120Hz 이상에서는 큰 차이를 나타내지 않았다. 즉, 촉각이라는 감각기관을 통하여 사람의 손에 정보를 전달하고자 할 경우 사용하여야 할 진동은 그 주파수가 120 또는 240Hz가 가장 효과적이라는 결론을 재확인시켜주고 있는 것이다.

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피부 부위의 민감도가 다르다는 사실은 같은 강도의 자극을 손 전체에 일정하게 전달하기 위해서는 각 부위에 따라 전달함수가 각기 다르게 계산되어야 한다는 사실을 나타낸다.