Contact mechanics for electrovibration

Son zamanlarda geliştirilen dokunsal geri beslemeli dokunmatik ekranlar sayesinde, insan parmağı ve ekranın yüzeyi arasındaki sürtünmeyi kontrol etmek mümkün hale gelmiştir. Bu tür ekranlarda sürtünmeyi değiştirmek için dokunmatik ekranın iletken katmanına alternatif bir voltaj uygulanır ve parmak ile yüzey arasındaki elektrostatik kuvvetlerden doğan bir yapışma sağlanır. Bu etkileşimin mekaniği konusunda sınırlı bilgiye sahibiz. Dokunmatik ekrana elektro-titreşim vererek, ekran ile insan parmağı arasındaki temas mekaniğini incelemek için robotik bazlı bir görüntüleme sistemi kullandık ve deneysel çalışmalar yaptık. Sonuçlar, sürtünme katsayısının beklendiği gibi uygulanan voltajın genliği ile arttığını, ancak kayma esnasında görünür temas alanının elektro-titreşimin olmadığı durumla karşılaştırıldığında önemli ölçüde azaldığını gösterdi. Sürtünmedeki artışın parmağın temas ettiği gerçek alanın artışından, görünür alandaki azalmanın ise parmak derisinin hareket yönünde sertleşmesinden kaynaklandığını öngörüyoruz. Ayrıca, parmaktaki nemin elektro-titreşim üzerinde negatif etkileri olduğunu da gözlemledik. Bunun sebebini, yüksek nemden dolayı parmak ile ekranın yüzeyi arasındaki hava boşluğunun elektriksel empedansının azalmasına bağlıyoruz. Son olarak, elektro-titreşimin, ekran ile parmak arasındaki sürtünme kuvvetine etkisini ve bu etkinin uygulanan voltaj ve diğer fiziksel parametrelerle ilişkisini, temas mekaniğine dayalı bir model üzerinden inceliyoruz.