Dr. Mehmet Ayyıldız’ın dokunmatik ekranlar üzerine araştırması PNAS dergisinde (IF: 9.58) yayınlandı.

Birkaç yıl öncesine kadar, “haptik” (dokunma ile etkileşim) çok az sayıda laboratuvarda çalışılan bir alandı. Dokunmatik ekranlarda ve otomativ endüstrisinde kullanımı yayıldıkça, bu alanda çalışan araştırmacıların sayısı da arttı. Özellikle yüzey haptiğine büyük ilgi var. Bu alandaki temel amaç, mobil cihazlarda, tabletlerde ve kiosklarda sıklıkla kullanılan dokunmatik ekranlar yoluyla, kullanıcıya dokunulabilir geri-besleme sağlayabilmek.

İstanbul Bilgi Üniversitesi Mekatronik Mühendisliği Dr. Öğretim Üyesi Mehmet Ayyıldız ve Koç Üniversitesi Mekatronik ve Robotik Laboratuvarı Yöneticisi olan Makine Mühendisliği Bölümü’nden Prof. Çağatay Başdoğan, haptik alanında çalışan başlıca gruplardan biri. Bir süre önce PNAS (impact factor: 9.58) dergisinde yayımladıkları bir makalede, ekip yeni bir yaklaşım ortaya koydu. Parmağımızla bir yüzeye dokunduğumuzda bir şey hissetmezken, yüzeyde parmağımızı hareket ettirdiğimizde sürtünmeyi hissetmemizin nedenlerini açıkladıkları makalede ekip, başlangıç noktasının şu olduğunu belirtiyor: “Bir şeyler değişiyor olmalı ki bunu sürtünme olarak algılıyoruz.”

Dr. Ayyıldız ve Prof Başdoğan, Almanya Peter Grünberg Enstitüsü’nden dünyaca ünlü sürtünme uzmanı Dr. Bo Persson ile güçlerini birleştirdi. Odaklandıkları konu ise parmağın “asıl” temas alanıydı. Gerçek bir temasın anlamı nano-ölçekli bir yapışma demek olduğundan, parmağımız dik yönde yüzeyden kolayca ayrılırken, sürtünme yönünde daha büyük bir kuvvetle karşılaşır. Bunun nedeni parmak hareketi sırasında yüzey ile parmak arasındaki hava boşluğunun değişiminin yarattığı çekme etkisi ve yapışmadaki artıştır. Bu durum kullanıcıya sürtünme kuvvetindeki bir artış olarak yansır. Ekibin çalışmasını sıra dışı yapan şey ise parmağın gerçek temas alanın, asıl hareketin fiziği üzerindeki etkisini göstermiş olmaları.

Başdoğan ve ekibi, elektro-yapışmanın kayma sürtünmesi üzerindeki etkisini ve parmak-ekran etkileşiminin uygulanan gerilim ile diğer fiziksel parametrelere bağlılığını incelemek için çok-ölçekli temas mekaniğine dayanan bir ortalama alan kuramı kullandı. Bir parmak ile bir ekran arasındaki sürtünmenin, aralarındaki elektrostatik çekime nasıl bağlı olduğuna ilişkin deneysel sonuçlarını sundular. Önerilen model, tam-ölçekli (ama bilgi-işlemsel açıdan zorlu) temas mekaniği simülasyonları ve deneysel veriler karşısında başarıyla doğrulandı.

Bu çalışma gösteriyor ki, elektro-yapışma mikroskopik düzeyde gerçek temas alanında bir artışa neden olarak, elektro-titreşen teğetsel sürtünme kuvvetinde bir artışa yol açar. O hâlde, ekran üzerinde daha ince bir yalıtıcı film kullanılarak, sürtünme kuvvetini ve dolayısıyla insan dokunma algılamasını daha da artırmak mümkün olabilir. 

Mehmet Ayyildiz et al. Contact mechanics between the human finger and a touchscreen under electroadhesion, Proceedings of the National Academy of Sciences (2018). DOI: 10.1073/pnas.1811750115 https://www.pnas.org/content/115/50/12668