2018 Fiscal Year Annual Research Report
Establishment of quantitative correlation between friction and feeling of operation in sliding motion of finger
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16K06040
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
青木 才子 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (30463053)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | トライボロジー / 指の摩擦 / 分子膜 / パターンニング / 触覚 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，分子膜のパターニング表面における指のすべり摩擦特性について，指の接触状態のin situ観察と摩擦力の力学的測定の両面から明らかにして，摩擦抵抗により生じる操作感との定量的相関を確立することを目標とする．本研究を，（1）指のすべり動作における指の接触状態のin situ観察と摩擦特性の評価，（2）分子膜のパターニング表面の作製と最適設計指針の検討，（3）指の摩擦特性と操作感の定量的相関の確立に分類し，それぞれ並行して進めていく．
平成30年度は，全体の総括として，試作した装置を用いた指の摩擦測定により指の摩擦と操作感の比較評価を実施し両者に関連する潜在的刺激因子を洗い出し，定量的相関について言及する．まず，装置の試作について，高速度カメラを導入して指の接触状態をリアルタイムで観察し指の軌道や接触幅，形状など数値データを測定する方法を検討し，予備試験の結果ある程度測定に目処がたった．今後は本課題終了後も本格的にデータ収集を進めていく．次に，分子膜被覆部の幅や間隔，被覆率，配置角度などが異なる種々のパターニング表面を用いて，既存の平板型摩擦測定装置により20名程度の研究対象者による摩擦測定を実施した．ストライプ状に分子膜をパターニングした表面では，指の摩擦は分子膜で被覆された領域の全体に対する割合に大きく依存し，被膜の割合が大きいほど摩擦低減効果は増大する．さらに，指とパターニング表面の界面せん断強さを指の摩擦特性および指への摩擦刺激，また，指へ負荷荷重の変化を摩擦刺激（せん断強さ変化）に対する力学的応答（触覚）とみなすと，摩擦刺激に対する応答はせん断強さの変化率だけでなく，指のすべり速さや表面状態変化の頻度といった摩擦刺激に与え方にも関係することが明らかになった．得られた成果は分子膜パターンニングの付与による触覚励起に対する考察や制御に関する可能性を見出した．
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