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@@ -290,17 +290,17 @@ Sandpaper is typically perceived as sticky because it has a strong resistance to
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This perceptual property is closely related to the perception of roughness~\cite{hollins1993perceptual,baumgartner2013visual}.
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When running the finger on a surface with a lateral movement (see \secref{exploratory_procedures}), the skin-surface contacts generate frictional forces in the opposite direction to the finger movement, giving kinesthetic cues, and also stretch the skin, giving cutaneous cues.
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As illustrated in \figref{smith1996subjective_1}, a stick-slip phenomenon can also occur, where the finger is intermittently slowed down by the friction before continuing its movement, both on rough and smooth surfaces~\cite{derler2013stick}.
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The amplitude of the frictional force $F_s$ is proportional to the normal force of the finger $F_n$, \ie the force perpendicular to the surface, according to a friction coefficient $\mu$:
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As illustrated in \figref{smith1996subjective_1}, a stick-slip phenomenon can also occur, where the finger is intermittently slowed by friction before continuing to move, on both rough and smooth surfaces~\cite{derler2013stick}.
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The amplitude of the frictional force $F_s$ is proportional to the normal force of the finger $F_n$, \ie the force perpendicular to the surface, according to a coefficient of friction $\mu$:
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\begin{equation}
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\label{eq:friction}
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F_s = \mu \, F_n
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\end{equation}
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The perceived intensity of friction is thus that of the friction coefficient $\mu$~\cite{smith1996subjective}.
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\begin{subfigs}{smith1996subjective}{Perception des frottements haptique de plusieurs matériaux par exploration active avec le doigt~\cite{smith1996subjective}. }[
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\item Mesures des forces normales $F_n$ et tangentielles $F_t$ lors de l'exploration de deux surfaces : une lisse (le verre) et une rugueuse (le nyloprint). Les fluctuations de la force tangentielle sont dues au phénomène de stick-slip. Le coefficient de frottement $\mu$ peut être estimé par la pente de la relation entre les forces normales et tangentielle.
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\item Intensité perçue des frottements (axe vertical) en fonction du coefficient de frottement $\mu$ estimé de l'exploration (axe horizontal) pour quatre matériaux (formes et couleurs).
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\begin{subfigs}{smith1996subjective}{Perceived intensity of friction of different materials by active exploration with the finger~\cite{smith1996subjective}. }[
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\item Measurements of normal $F_n$ and tangential $F_t$ forces when exploring two surfaces: one smooth (glass) and one rough (nyloprint). The fluctuations in the tangential force are due to the stick-slip phenomenon. The coefficient of friction $\mu$ can be estimated as the slope of the relationship between the normal and tangential forces.
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\item Perceived friction intensity (vertical axis) as a function of the estimated friction coefficient $\mu$ of the exploration (horizontal axis) for four materials (shapes and colors).
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\subfigsheight{55mm}
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\subfig{smith1996subjective_1}
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@@ -318,11 +318,11 @@ Si le doigt est anesthésié, l'absence de sensations cutanées empêche d'ajust
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\subsubsection{Temperature}
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\label{temperature}
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La température (ou coldness/warmness) est la perception du \emph{transfert de chaleur} entre la surface touchée et la peau~\cite{bergmanntiest2010tactual}:
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Si de la chaleur est extraite de (apportée à) la peau, la surface est perçue comme froide (chaude).
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Le métal sera perçu comme plus froid que du bois avec la même température de la pièce ; c'est une propriété importante pour discriminer les matériaux~\cite{ho2006contribution}.
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Cette perception est donc distincte de la température physique du matériau, et dépend de la conductance thermique et de la capacité thermique du matériau, du volume de l'objet, de la différence de température initiale entre la surface et la peau, et de l'aire du contact~\cite{kappers2013haptic}.
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Par exemple, un objet plus volumineux ou une surface plus lisse, augmentant l'aire de contact, augmente la circulation thermique et rend une sensation de température plus intense~\cite{bergmanntiest2008thermosensory}.
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Temperature (or coldness/warmness) is the perception of the \emph{transfer of heat} between the touched surface and the skin~\cite{bergmanntiest2010tactual}:
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When heat is removed from (added to) the skin, the surface is perceived as cold (hot).
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Metal will be perceived as colder than wood at the same room temperature: This perception is different from the physical temperature of the material and is therefore an important property for distinguishing between materials~\cite{ho2006contribution}.
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This perception depends on the thermal conductivity and heat capacity of the material, the volume of the object, the initial temperature difference and the area of contact between the surface and the skin~\cite{kappers2013haptic}.
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For example, a larger object or a smoother surface, which increases the contact area, causes more heat circulation and a more intense temperature sensation (hot or cold)~\cite{bergmanntiest2008thermosensory}.
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%Parce qu'elle est basée sur la circulation de la chaleur, la perception de la température est plus lente que les autres propriétés matérielles et demande un toucher statique (voir \figref{exploratory_procedures}) de plusieurs secondes pour que la température de la peau s'équilibre avec celle de l'objet.
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%La température $T(t)$ du doigt à l'instant $t$ et au contact avec une surface suit une loi décroissante exponentielle, où $T_s$ est la température initiale de la peau, $T_e$ est la température de la surface, $t$ est le temps et $\tau$ est la constante de temps:
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@@ -337,29 +337,30 @@ Par exemple, un objet plus volumineux ou une surface plus lisse, augmentant l'ai
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\subsubsection{Spatial Properties}
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\label{spatial_properties}
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Le poids, la taille et la forme d'un objet sont des propriétés haptiques dites spatiales qui sont indépendantes des propriétés matérielles décrites précédemment.
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Weight, size and shape are haptic spatial properties that are independent of the material properties described above.
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Le poids (ou heaviness/lightness) est la perception de la \emph{masse} de l'objet~\cite{bergmanntiest2010haptic}.
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Elle est typiquement estimé en tenant l'objet dans la paume de la main de façon statique, an \enquote{unsupported holding} (voir \figref{exploratory_procedures}).
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Une différence relative de poids de \percent{8} est alors nécessaire être perceptible~\cite{brodie1985jiggling}.
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En soulevant l'objet, il est possible de sentir en plus la force d'inertie de l'objet, \ie la résistance à la vitesse. Cela donne un indice perceptuel supplémentaire de sa masse et permet d'améliorer légèrement la discrimination de poids~\cite{brodie1985jiggling}.
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Dans les deux cas, les indices kinesthésiques de force sont beaucoup plus importants que les indices cutanés de pression~\cite{bergmanntiest2012investigating}.
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Weight (or heaviness/lightness) is the perceived \emph{mass} of the object~\cite{bergmanntiest2010haptic}.
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It is typically estimated by holding the object statically in the palm of the hand to feel the gravitational force (see \secref{exploratory_procedures}).
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A relative weight difference of \percent{8} is then required to be perceptible~\cite{brodie1985jiggling}.
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By lifting the object, it is also possible to feel the object's force of inertia, \ie its resistance to velocity.
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This provides an additional perceptual cue to its mass and slightly improves weight discrimination.
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For both gravity and inertia, kinesthetic cues to force are much more important than cutaneous cues to pressure~\cite{bergmanntiest2012investigating}.
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%Le lien entre le poids physique et l'intensité perçue est variable selon les individus~\cite{kappers2013haptic}.
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La taille peut être la perception de la \emph{longueur} de l'objet (sur une dimension) ou de son \emph{volume} (en trois dimensions)~\cite{kappers2013haptic}.
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Dans les deux cas et si l'objet est assez petit, un grip de précision (voir \figref{gonzalez2014analysis}) entre le pouce et l'index permet de discriminer des tailles avec une précision de \qty{1}{\mm} mais une sur-estimation de la longueur (loi de puissance avec un exposant \qty{1.3}).
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Sinon, il est nécessaire de suivre les contours de l'objet avec les doigts pour estimer sa longueur (voir \figref{exploratory_procedures}), mais avec une précision dix fois moins bonne et une sous-estimation de la longueur (loi de puissance avec un exposant \qty{0.9})~\cite{bergmanntiest2011cutaneous}.
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La perception du volume d'un objet qui n'est pas petit se fait typiquement par une enclosure de la main, mais l'estimation est fortement influencée par la taille, la forme et la masse de l'objet, pour un volume identique~\cite{kahrimanovic2010haptic}.
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Size can be perceived as the object's \emph{length} (in one dimension) or its \emph{volume} (in three dimensions)~\cite{kappers2013haptic}.
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In both cases, and if the object is small enough, a precision grip (see \figref{gonzalez2014analysis}) between the thumb and index finger can discriminate between sizes with an accuracy of \qty{1}{\mm}, but with an overestimation of length (power law with exponent \qty{1.3}).
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Alternatively, it is necessary to follow the contours of the object with the fingers to estimate its length (see \secref{exploratory_procedures}), but with ten times less accuracy and an underestimation of length (power law with an exponent of \qty{0.9})~\cite{bergmanntiest2011cutaneous}.
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The perception of the volume of an object that is not small is typically done by hand enclosure, but the estimate is strongly influenced by the size, shape and mass of the object, for an identical volume~\cite{kahrimanovic2010haptic}.
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La forme de l'objet peut-être définie comme la perception de sa \emph{géométrie globale}, \ie de sa forme et de ses contours.
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C'est par exemple quand on cherche une clé dans une poche.
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L'exploration de contours et l'enclosure sont alors employés, comme pour l'estimation des longueur et du volume.
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Si l'objet est non connu a priori, son identification objet est alors plutôt lente prends plusieurs secondes~\cite{norman2004visual}.
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C'est pourquoi, l'exploration d'autres propriétés est alors privilégié pour reconnaitre l'objet plus rapidement, en particulier des bords marqués~\cite{klatzky1987there}, \eg une vis parmi des clous (voir \figref{plaisier2009salient_2}), ou des propriétés matérielles particulières~\cite{lakatos1999haptic,plaisier2009salient}, \eg un objet en métal parmi des objets en plastique.
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The shape of an object can be defined as the perception of its \emph{global geometry}, \ie its shape and contours.
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This is the case, for example, when looking for a key in a pocket.
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The exploration of contours and enclosure are then employed, as for the estimation of length and volume.
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If the object is not known in advance, object identification is rather slow, taking several seconds~\cite{norman2004visual}.
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Therefore, the exploration of other properties is favoured to recognize the object more quickly, in particular marked edges~\cite{klatzky1987there}, \eg a screw among nails (see \figref{plaisier2009salient_2}), or certain material properties~\cite{lakatos1999haptic,plaisier2009salient}, \eg a metal object among plastic objects.
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\begin{subfigs}{plaisier2009salient}{Identification d'une sphère parmi des cubes~\cite{plaisier2009salient}. }[
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\item La forme a un effet important sur la perception du volume d'un objet, \eg une sphère est perçue plus petite qu'un cube de même volume.
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\item L'absence de bord marqué sur la sphère la rend facile à identifier parmi des cubes.
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\begin{subfigs}{plaisier2009salient}{Identifcation of a sphere among cubes~\cite{plaisier2009salient}. }[
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\item The shape has a significant effect on the perception of the volume of an object, \eg a sphere is perceived smaller than a cube of the same volume.
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\item The absence of a marked edge on the sphere makes it easy to identify among cubes.
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\subfigsheight{40mm}
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\subfig{plaisier2009salient_1}
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@@ -370,8 +371,8 @@ C'est pourquoi, l'exploration d'autres propriétés est alors privilégié pour
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\subsection{Conclusion}
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\label{haptic_sense_conclusion}
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La perception haptique et la manipulation des objets avec la main implique donc plusieurs mécanismes simultanés aux interactions complexes.
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Ainsi, des mouvements exploratoires de la main sont effectués au contact de l'objet afin obtenir de multiples informations sensorielles venant de plusieurs capteurs cutanés et kinesthésiques.
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Ces sensations traduisent des paramètres physiques en indices perceptuels qui sont alors intégrés pour former une perception de la propriété explorée.
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Il est fréquent qu'un indice perceptuel soit particulièrement important dans la perception d'une propriété, mais une certaine constance perceptuelle est possible en compensant son absence par d'autres.
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Ces perceptions permettent en retour de guider la préhension et la manipulation de l'objet en adoptant avec la main des préhensions et forces adaptées à la forme de l'objet et à la tâche à réaliser.
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Haptic perception and manipulation of objects with the hand involves several simultaneous mechanisms with complex interactions.
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Exploratory movements of the hand are performed on contact with the object to obtain multiple sensory information from several cutaneous and kinaesthetic receptors.
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These sensations express physical parameters in the form of perceptual cues, which are then integrated to form a perception of the property being explored.
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It is often the case that one perceptual cue is particularly important in the perception of a property, but perceptual constancy is possible by compensating for its absence with others.
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In turn, these perceptions help to guide the grasping and manipulation of the object by adapting the grasp type and the forces applied to the shape of the object and the task to be performed.
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Reference in New Issue
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