När vi rör vid ett objekt produceras komplexa friktionskrafter som hjälper oss att uppfatta ytegenskaper som hjälper till att identifiera objektet och även underlättar grepp och manipulering. Men även under kontrollerad taktil undersökning fluktuerar glidande friktionskrafter kraftigt, och det är oklart hur de relaterar till ytan topografi eller mekanik kontakt med fingret. Vi undersökte den glidande kontakten mellan fingret och olika reliefytor med hjälp av snabba video- och kraftmätningar. Med hjälp av dessa experiment utvecklade vi en friktionskraftmodell som svarar för ytform och kontakt mekaniska effekter, och kan förutsäga glidnings friktionskrafter för olika ytor och utforskningshastigheter. Vi lade också märke till att lokala områden av frånkoppling mellan finger och yta utvecklar nära hög relief egenskaper, på grund av stelheten i fingervävnaden. Varje testad yta hade områden som aldrig kontaktades av fingret; vi kallar dessa för "taktila blinda fläckar". Resultaten belyser friktionskraftsproduktion under taktil undersökning, kan underlätta ansträngningarna att koppla sensorisk och motorisk funktion av handen till egenskaper hos rörda objekt, och ge viktig kunskap för att informera om realistiska erfarenheter av beröringskontakt i virtuell verklighet. De verktyg vi rör vid, greppar och manipulerar har ofta topografiska funktioner som åsar, gupp och textur som är avsedda att vägleda våra gester och ge viktig information om deras natur och funktion. Som exempel kan nämnas att den gummiiga kurvan på en kvalitetspenna ger grepp och visar var vi ska placera fingrarna för optimal manipulation. Dessa funktioner är ofta igenkänns genom beröring ensam från deformeringen som påförs av huden i kontakt med funktionen. Medan statisk form perception kan tillskrivas indenteringen (dvs. normal deformation) av huden, den dynamiska uppfattningen av dessa egenskaper beror på de komplexa interaktioner som följer av glidning, särskilt modifiering av friktionskrafter. Komplexa friktionskrafter är involverade i både statisk och glidande kontakt mellan fingerdynan och en vidrörd yta. Friktion spelar en viktig roll i objekt grepp och manipulation, interrelatera grepp och belastningskrafter som utövas av fingrarna och som måste samordnas för att förhindra att halka 1. Ytan krökning, grovhet, gupp och åsar kan öka friktionskrafter, medhjälp grepp och fin manipulation 2,3. Sensing dessa funktioner underlättas av dynamiska taktila signaler från tusentals mekanoreceptiva offer som innerör fingerdynor 4, gör det möjligt för hjärnan att identifiera ytegenskaper och välja ett lämpligt grepp. Friktionskrafter är avgörande för sådana diskriminerande handlingar. Glider våra fingrar över ytan av ett objekt, vi får perceptuell information om grovhet 5, form 6, vidhäftning 7, och textur 8. Lokala ytegenskaper, såsom kanter, är också tillförlitligt kodade i populationssvar av taktila afferenter i fingertopp 9. Variationer i friktionskrafter ger högfrekvent, låg-amplitud hud deformationer som propagerar i hela handen 10, spännande mekanoreceptiva doftämnen inom och utanför fingerdynan, och ytterligare underlätta ytstruktur diskriminering 8, 11. Medan relevansen av friktionskrafter för sensoriska och motoriska funktioner i handen är väl etablerad, vår förståelse av hur tidsvarierande friktionskrafter produceras vid kontakt med icke-platta ytor är ofullständig. Detta kan delvis tillskrivas den komplexa dynamiken som styr tribologi finger pad 12, inklusive fukthalten i fingertoppen huden, som kan påverka mekanik och dynamik friktions glidande 12-14, statiska till glidande övergångar [15] [16] [17], och förekomsten av icke-Coulombiskt beteende 18. Effekter på grund Publicerad: xx xx xxxx OPEN www.nature.com/science reports/
Resultaten visade att stötar och uppåtgående steg framkallar friktionsmodulering som kan modelleras utifrån ytans form och fingerkontaktens mekanik och därför implementeras i haptiska displayer REF.
Contact geometry and mechanics predict friction forces during tactile surface exploration
{'venue': 'Scientific Reports', 'journal': 'Scientific Reports', 'mag_field_of_study': ['Medicine', 'Computer Science']}