Tactile Weight Rendering: A Review for Researchers and Developers

要約

重みの触覚レンダリングは、仮想環境における自然なオブジェクトのインタラクションにおいて重要な役割を果たします。
従来、運動感覚デバイスは手足に力を加えることでこの目的に使用されてきましたが、最近では皮膚に作用する触覚インターフェイスが、運動感覚を強化または代替する潜在的なソリューションを提供しています。
ここでは、既存の触覚ウェイト レンダリング アプローチの詳細な概要と比較を提供することを目的としています。
これらのアプローチを刺激の種類に基づいて非対称振動と皮膚ストレッチに分類し、さらにデバイスの動作メカニズムに応じて分類しました。
次に、報告されたデバイスの物理的、機械的、知覚的特性とその潜在的な用途を含むさまざまな基準を使用して、これらのアプローチを比較しました。
非対称の振動デバイスは最小のフォームファクターを持ち、平らな表面、ベルト、またはタクターの動きに依存する皮膚ストレッチデバイスは、より正確な重量レンダリングが必要なシナリオに対して数多くの機械的および知覚的な利点をもたらすことがわかりました。
最後に、提案されているデバイスの分類とその適用範囲の選択について、将来の研究の限界と機会とともに議論しました。
この研究が、仮想環境におけるより自然なオブジェクトのインタラクションと操作を実現するための触覚インターフェイスの開発と使用の指針となることを願っています。

要約(オリジナル)

Haptic rendering of weight plays an essential role in naturalistic object interaction in virtual environments. While kinesthetic devices have traditionally been used for this aim by applying forces on the limbs, tactile interfaces acting on the skin have recently offered potential solutions to enhance or substitute kinesthetic ones. Here, we aim to provide an in-depth overview and comparison of existing tactile weight rendering approaches. We categorized these approaches based on their type of stimulation into asymmetric vibration and skin stretch, further divided according to the working mechanism of the devices. Then, we compared these approaches using various criteria, including physical, mechanical, and perceptual characteristics of the reported devices and their potential applications. We found that asymmetric vibration devices have the smallest form factor, while skin stretch devices relying on the motion of flat surfaces, belts, or tactors present numerous mechanical and perceptual advantages for scenarios requiring more accurate weight rendering. Finally, we discussed the selection of the proposed categorization of devices and their application scopes, together with the limitations and opportunities for future research. We hope this study guides the development and use of tactile interfaces to achieve a more naturalistic object interaction and manipulation in virtual environments.

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