Optimized Design of A Haptic Unit for Vibrotactile Amplitude Modulation

要約

ユーザーに情報を伝達することは、人間とマシンのインタラクションの重要な側面です。
振動触覚フィードバックは、情報を時空間振動にエンコードし、ユーザーが触覚を知覚できるようにします。
軽量、装着性、高い安定性などの利点があり、感覚代替、仮想現実、教育、ヘルスケアなどに幅広く応用されています。
しかし、既存のハプティックユニット設計には振幅変調機能がないため、用途が制限されます。
本稿では、振動振幅変調の観点から触覚ユニットの最適化設計を提案した。
皮膚内の振動の伝播および減衰メカニズムを説明するために、修正された弾性モデルが開発されました。
このモデルに基づいて、2 種類の階層アーキテクチャ設計が提案されました。
この設計には、構造内を伝わる振動振幅を増幅または減衰するために、多層に配置されたさまざまな素材が組み込まれています。
最適化された設計のパフォーマンスを評価するために、実験用プラットフォームが構築されました。

要約(オリジナル)

Communicating information to users is a crucial aspect of human-machine interaction. Vibrotactile feedback encodes information into spatiotemporal vibrations, enabling users to perceive tactile sensations. It offers advantages such as lightweight, wearability, and high stability, with broad applications in sensory substitution, virtual reality, education, and healthcare. However, existing haptic unit designs lack amplitude modulation capabilities, which limits their applications. This paper proposed an optimized design of the haptic unit from the perspective of vibration amplitude modulation. A modified elastic model was developed to describe the propagation and attenuation mechanisms of vibration in the skin. Based on the model, two types of hierarchical architectural design were proposed. The design incorporated various materials arranged in multiple layers to amplify or attenuate the vibration amplitude as it traveled through the structure. An experimental platform was built to evaluate the performance of the optimized design.

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