Vibopneumo：混合現実における知覚されたテクスチャーの粗さを変更するための振動空間的な指で疲れた触覚装置

仮想現実（VR）のテクスチャシミュレーションのための触覚フィードバックで広範な研究が行われました。ただし、通常、混合現実（MR）の仮想オブジェクトのアンカーとして機能する既存の物理オブジェクトの知覚された触覚テクスチャーを変更することは困難です。この論文では、他のハプティック特性の認識された感覚を支持しながら、ユーザーの指パッドによって接触した材料表面の知覚された粗さを調節する（すなわち、増加および減少）、振動性空間的フィードバックを使用して（つまり、増加および減少する）、指で使用された触覚装置であるVibopneumoを提示します。（例えば、温度または粘着性）MR。当社のデバイスには、シリコンベースの空気圧アクチュエータが含まれており、ユーザーの指の包装を物理表面の指で持ち上げて接触領域を減らして粗さを減らし、粗さを増やすための指のバイブレーターを削減できます。私たちの知覚研究の結果は、参加者が元の材料表面と比較して、粗さの変化、増加と減少の両方の変化を認識できることを示しました。また、特定の触覚刺激（すなわち、振動触覚および空気圧）の間の重複する粗さの評価と、触覚的なフィードバックのないいくつかの材料の元々知覚された粗さを観察しました。これは、粗さの観点から、あるタイプの材料の知覚されたテクスチャを別の材料に変更する可能性を示唆しています（たとえば、セラミックの知覚されたテクスチャーをガラスとして変更する）。最後に、MR Experienceのユーザー調査では、VibopneumoがMRユーザーエクスペリエンスを大幅に改善できることが示されました。また、Vibopneumoのいくつかのアプリケーションシナリオも実証しました。

Extensive research has been done in haptic feedback for texture simulation in virtual reality (VR). However, it is challenging to modify the perceived tactile texture of existing physical objects which usually serve as anchors for virtual objects in mixed reality (MR). In this paper, we present ViboPneumo, a finger-worn haptic device that uses vibratory-pneumatic feedback to modulate (i.e., increase and decrease) the perceived roughness of the material surface contacted by the user's fingerpad while supporting the perceived sensation of other haptic properties (e.g., temperature or stickiness) in MR. Our device includes a silicone-based pneumatic actuator that can lift the user's fingerpad on the physical surface to reduce the contact area for roughness decreasing, and an on-finger vibrator for roughness increasing. The results of our perceptual study showed that the participants could perceive changes in roughness, both increasing and decreasing, compared to the original material surface. We also observed the overlapping roughness ratings among certain haptic stimuli (i.e., vibrotactile and pneumatic) and the originally perceived roughness of some materials without any haptic feedback. This suggests the potential to alter the perceived texture of one type of material to another in terms of roughness (e.g., modifying the perceived texture of ceramics as glass). Lastly, a user study of MR experience showed that ViboPneumo could significantly improve the MR user experience, particularly for visual-haptic matching, compared to the condition of a bare finger. We also demonstrated a few application scenarios for ViboPneumo.