가상환경 또는 실제 환경에서 정보를 제공하는 햅틱 인터페이스의 필요성이 점점 증가함에 따라 촉감을 제공하기 위한 다양한 햅틱 장치가 개발되었고 각 장치의 특성과 성능 평가를 위해 기초적인 정신(심리) 물리학적 연구가 수행 되고 있다. 본 논문에서는 여러 가지 햅틱 인터페이스 중 손가락 끝에 부착하는 형태의 새로운 공기 촉감 제시장치(PTI: Pneumatic Tactile Interface)를 제시하고 이 장치의 유용성을 입증하기 위해 localization rate, 시간 분해능, 길이 분해능, 강도의 세기 등의 심리 물리학적 실험(Psychophysical Experiment)의 수행 결과를 제시한다. 공기촉감 시스템은 50개의 출력까지 확장 가능한 공기촉감 하드웨어로 구성되어 있고 손가락 끝에 부착하는 형태로 구성하기 위해 $5{ imes}5$의 배열의 디스플레이를 제작하였다. 16명의 피 실험자가 A, B 두 그룹으로 나뉘어 각각 2가지의 심리물리학 실험을 수행하였다. localization rate의 경우 9개의 다른 자극의 위치를 구별하기 위해 $3{ imes}3$ 배열로 구성된 밀집된 디스플레이와 확장된 디스플레이로 측정을 수행하여 각각 58.13%, 85.9%의 localization rate를 얻을 수 있었다. 그리고 100번의 반복 실험을 통해 공기촉감제시장치의 길이 분해능을 얻을 수 있었고 자극 강도 실험의 경우, 실제의 강도가 세어짐에 따라 피 실험자들이 느끼는 강도의 척도도 증가하며, 강도가 약해지면 피 실험자들이 느끼는 강도 역시 거의 선형적으로 감소함을 알 수 있었다. 그러나 시간 분해능의 경우에는 시스템을 구성하는 밸브의 성능으로 인해 20ms 이하의 시간 분해능 측정은 제한되었다. 이러한 심리 물리학적 실험을 통하여 개발된 공기촉감 제시장치가 다양한 정보를 전달하는데 충분하다는 결론을 내릴 수 있으며, 향후 연구에서는 제안된 시스템을 사용하는 여러 가지 어플리케이션을 제시할 것이다.
This paper presents a novel pneumatic tactile display that can deliver some useful information. The air-jet display forms 5 by 5 arrays and features air nozzles with an external diameter of 2.4mm and internal diameter of 1.5 mm. In comparison with other tactile displays such as vibrotactile, there is little concrete psychophysical data relating to pneumatic displays, a fact which hinders their adoption. This paper addresses this challenge, and presents brief psychophysical studies examining localization rate, the two point threshold, stimulus intensity and the temporal threshold of cues produced by pneumatic air jets. Two groups of subjects were used in these studies, subsequently termed groups A and B. Both were comprised of eight participants. In the case of localization study we obtained 58.13% and 85.9% of localization rates each for dense display and sparse display. Two-points threshold test showed the length of gap between two air-jet stimuli which subjects can detect. However, it was formidable to find out precise temporal resolution of PTI owing to the limitation of capability of the pneumatic valves. Lastly, the results of stimulus intensity study suggest that by varying the size of a pneumatically created tactile stimulus, we can effectively vary its perceived magnitude.
