Publication: Effect of finger orientation on contact stiffness and area during sliding on a smooth surface
Program
Mechanical Engineering
KU-Authors
KU Authors
Co-Authors
Authors
Advisor
YĆK Thesis ID
905089
Approval Date
Publication Date
Language
Type
Embargo Status
No
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Alternative Title
Pürüzsüz bir yüzey üzerinde kayan insan parmaÄının oryantasyonunun kontak sertliÄine ve alanına etkisi
Abstract
Earlier experimental studies showed that the apparent contact area of human fingerpad shrinks and eventually reaches a steady-state value as it slides on a smooth surface, although the root causes of this reduction have not been fully understood yet. We hypothesize that finger rotation about its axial axis and the movement direction play critical roles in the area change. To test this hypothesis, we conducted an experimental study to investigate the evolution of apparent contact area between human fingerpad and a smooth flat surface under normal loading (stationary finger) and combined loading (sliding finger) conditions for 4 different internal rotations of the index finger (away from the second finger) about its axial (longitudinal) axis and 2 different sliding directions. Our results show a reduction in the contact area for radial sliding as expected, but a surprising increase in the ulnar direction for the higher finger rotations. We argue that this asymmetric behavior in contact area evolution stems from the changes in the equivalent radius of curvature and stiffening of the finger as the rotation angle increases, which manifests itself as the asymmetric stress distribution at the leading and trailing edges of the fingerpad in our finite element simulations.
Daha ƶnceki deneysel ƧalıÅmalar, insan parmak yüzeyinin gƶrünür temas alanının pürüzsüz bir yüzey üzerinde kayarken küçüldüÄünü ve sonunda sabit bir deÄere ulaÅtıÄını gƶstermiÅti; ancak bu azalmanın temel nedenleri henüz tam olarak anlaÅılamamıÅtır. ParmaÄın eksenel ekseni etrafında dƶnmesinin ve hareket yƶnünün alan deÄiÅikliÄinde kritik rol oynadıÄını varsayıyoruz. Bu hipotezi test etmek iƧin, iÅaret parmaÄının 4 farklı iƧ rotasyonu iƧin normal yükleme (sabit parmak) ve birleÅik yükleme (kayma parmak) koÅulları altında insan parmak izi ile pürüzsüz düz bir yüzey arasındaki gƶrünür temas alanının geliÅimini araÅtırmak iƧin deneysel bir ƧalıÅma gerƧekleÅtirdik (ikinci parmaktan uzakta) eksenel (boyuna) ekseni etrafında ve 2 farklı kayma yƶnünde. SonuƧlarımız, beklendiÄi gibi radyal kayma iƧin temas alanında bir azalma yƶnde, ancak daha yüksek parmak rotasyonları iƧin ulnar yƶnde ÅaÅırtıcı bir artıŠolduÄunu gƶstermektedir. Temas alanı evrimindeki bu asimetrik davranıÅın, dƶnme aƧısı arttıkƧa parmaÄın eÅdeÄer eÄrilik yarıƧapındaki deÄiÅikliklerden ve parmaÄın sertleÅmesinden kaynaklandıÄını, bunun da parmak pedinin ƶn ve arka kenarlarındaki asimetrik gerilim daÄılımı olarak kendini gƶsterdiÄini savunuyoruz bizim sonlu eleman simülasyonları.
Daha ƶnceki deneysel ƧalıÅmalar, insan parmak yüzeyinin gƶrünür temas alanının pürüzsüz bir yüzey üzerinde kayarken küçüldüÄünü ve sonunda sabit bir deÄere ulaÅtıÄını gƶstermiÅti; ancak bu azalmanın temel nedenleri henüz tam olarak anlaÅılamamıÅtır. ParmaÄın eksenel ekseni etrafında dƶnmesinin ve hareket yƶnünün alan deÄiÅikliÄinde kritik rol oynadıÄını varsayıyoruz. Bu hipotezi test etmek iƧin, iÅaret parmaÄının 4 farklı iƧ rotasyonu iƧin normal yükleme (sabit parmak) ve birleÅik yükleme (kayma parmak) koÅulları altında insan parmak izi ile pürüzsüz düz bir yüzey arasındaki gƶrünür temas alanının geliÅimini araÅtırmak iƧin deneysel bir ƧalıÅma gerƧekleÅtirdik (ikinci parmaktan uzakta) eksenel (boyuna) ekseni etrafında ve 2 farklı kayma yƶnünde. SonuƧlarımız, beklendiÄi gibi radyal kayma iƧin temas alanında bir azalma yƶnde, ancak daha yüksek parmak rotasyonları iƧin ulnar yƶnde ÅaÅırtıcı bir artıŠolduÄunu gƶstermektedir. Temas alanı evrimindeki bu asimetrik davranıÅın, dƶnme aƧısı arttıkƧa parmaÄın eÅdeÄer eÄrilik yarıƧapındaki deÄiÅikliklerden ve parmaÄın sertleÅmesinden kaynaklandıÄını, bunun da parmak pedinin ƶn ve arka kenarlarındaki asimetrik gerilim daÄılımı olarak kendini gƶsterdiÄini savunuyoruz bizim sonlu eleman simülasyonları.
Source
Publisher
KoƧ University
Subject
Systems engineering, Human-computer interaction, Haptic devices
Citation
Has Part
Source
Book Series Title
Edition
DOI
item.page.datauri
Link
Rights
restrictedAccess
Copyrights Note
© All Rights Reserved. Accessible to Koç University Affiliated Users Only!