Aparente aleatoriedad de la dependencia de la fuerza normal del coeficiente de fricción entre un dedo desnudo y piel artificial bajo exploración táctil activa
Autores: Inoue, Koki; Okamoto, Shogo; Akiyama, Yasuhiro; Yamada, Yoji
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Aparente aleatoriedad de la dependencia de la fuerza normal del coeficiente de fricción entre un dedo desnudo y piel artificial bajo exploración táctil activa
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Dedo
Fricción
Coeficiente
Deslizamiento
Piel
Fuerza
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
Cuando un dedo se desliza activamente sobre una superficie, las condiciones de contacto, incluyendo el área de contacto, la velocidad de deslizamiento y la humedad del dedo, fluctúan naturalmente. Estas fluctuaciones aleatorias conducen a un cambio aparente de las propiedades de fricción e influyen en la agradabilidad táctil. No obstante, este comportamiento probabilístico no ha sido analizado explícitamente en estudios previos sobre las yemas de los dedos humanos. Este estudio investiga la dependencia de los coeficientes de fricción cinética en la fuerza normal producida al deslizar un dedo desnudo sobre diferentes pieles artificiales con siete niveles de dureza. El coeficiente de fricción se modeló como una función potencia de la fuerza normal. Se llevó a cabo un estudio experimental que involucró el deslizamiento de un dedo sobre superficies de piel artificial bajo dos condiciones: la yema del dedo siendo limpiada con un paño seco o un paño empapado en etanol. Aunque se asumió que el término exponencial era casi constante para condiciones tribológicas idénticas, observamos que el exponente variaba aleatoriamente y podía ser negativo, cero o positivo. Esto puede atribuirse a la variación de la deformación bruta del dedo que no se controló durante la observación. La función de densidad de probabilidad del exponente dependía del contenido de humedad del dedo y de la dureza del objeto. La variabilidad del exponente era mayor para un material blando que para un material más duro. En otras palabras, para los materiales más suaves, el exponente parece más aleatorio. Además, el exponente tendía a ser positivo y el coeficiente de fricción aumentaba con la fuerza normal cuando el dedo se limpiaba con etanol. Estos hallazgos juegan un papel importante en la comprensión de las fuerzas de fricción producidas durante el contacto piel-piel en términos de determinar la causa raíz de las variaciones aleatorias en la dependencia del coeficiente de fricción con respecto a la fuerza normal.
Descripción
Cuando un dedo se desliza activamente sobre una superficie, las condiciones de contacto, incluyendo el área de contacto, la velocidad de deslizamiento y la humedad del dedo, fluctúan naturalmente. Estas fluctuaciones aleatorias conducen a un cambio aparente de las propiedades de fricción e influyen en la agradabilidad táctil. No obstante, este comportamiento probabilístico no ha sido analizado explícitamente en estudios previos sobre las yemas de los dedos humanos. Este estudio investiga la dependencia de los coeficientes de fricción cinética en la fuerza normal producida al deslizar un dedo desnudo sobre diferentes pieles artificiales con siete niveles de dureza. El coeficiente de fricción se modeló como una función potencia de la fuerza normal. Se llevó a cabo un estudio experimental que involucró el deslizamiento de un dedo sobre superficies de piel artificial bajo dos condiciones: la yema del dedo siendo limpiada con un paño seco o un paño empapado en etanol. Aunque se asumió que el término exponencial era casi constante para condiciones tribológicas idénticas, observamos que el exponente variaba aleatoriamente y podía ser negativo, cero o positivo. Esto puede atribuirse a la variación de la deformación bruta del dedo que no se controló durante la observación. La función de densidad de probabilidad del exponente dependía del contenido de humedad del dedo y de la dureza del objeto. La variabilidad del exponente era mayor para un material blando que para un material más duro. En otras palabras, para los materiales más suaves, el exponente parece más aleatorio. Además, el exponente tendía a ser positivo y el coeficiente de fricción aumentaba con la fuerza normal cuando el dedo se limpiaba con etanol. Estos hallazgos juegan un papel importante en la comprensión de las fuerzas de fricción producidas durante el contacto piel-piel en términos de determinar la causa raíz de las variaciones aleatorias en la dependencia del coeficiente de fricción con respecto a la fuerza normal.