Haptic perception of 2D equilateral geometric shapes via electrovibration on touch screen

Abstract

Haptic feedback is a potential technology to convey spatial, graphical, or pictorial information to visually impaired people that is difficult to be transmitted verbally. In this study, we investigated the effects of edge number (N) and rendering technique on haptic recognition of two-dimensional (2D) equilateral geometric shapes displayed by electrovibration on touch screens. We conducted experiments with 9 subjects using 5 shapes (triangle, square, pentagon, hexagon, and octagon) under 3 different experimental conditions; 1) electrovibration was displayed inside the shapes (INSIDE condition), 2) on their edges (EDGE condition), and 3) at the outside of the shapes (OUTSIDE condition). We observed that haptic recognition accuracy of the subjects decreased as the number of edges was increased from N=3 (triangle) to N=6 (hexagon). Surprisingly, the recognition accuracy for the octagon (N=8) was significantly higher than that of the hexagon. The results also showed that there was no significant difference in rendering techniques in terms of the recognition rates, but displaying electrovibration inside the shapes (INSIDE condition) led to the shortest duration of haptic recognition. / Dokunsal geri bildirim, görme engellilere sözlü olarak iletilmesi zor olan mekânsal, grafiksel veya resimsel bilgilerin aktarımı için kullanılabilecek potansiyel bir iletişim kanalıdır. Bu çalışmamızda elektrostatik indüksiyon yardımıyla dokunsal geri bildirim sağlayan dokunmatik ekranlarda iki boyutlu (2B) eşkenar geometrik şekillerin kenar sayısının (N) ve görselleştirme tekniğinin dokunsal tanıma üzerindeki etkilerini araştırdık. Üç farklı deneysel koşul altında, 1) şekillerin içine (İÇ koşulu), 2) şekillerin kenarlarına (KENAR koşulu) ve 3) şekillerin dışına (DIŞ koşulu) elektro-titreşim uyaranları vererek dokuz deneğe beş farklı geometrik şekil (üçgen, kare, beşgen, altıgen ve sekizgen) gösterdik. Şekillerin kenar sayısı N = 3’ten (üçgen), N = 6’ya (altıgen) arttıkça, deneklerin dokunsal tanıma doğruluğunun azaldığını gözlemledik. Şaşırtıcı bir şekilde, sekizgen (N = 8) için tanıma doğruluğunun altıgeninkinden anlamlı derecede yüksek olduğunu gördük. Ayrıca elde edilen sonuçlar, dokunsal tanıma oranları bakımından görselleştirme teknikleri arasında anlamlı bir farklılığın olmadığını, fakat elektro-titreşim uyaranlarının şekillerin içerisinde verilmesinin (İÇ koşulu), dokunsal tanıma süresini azalttığını gördük.