Expression of emotions through haptic interaction in virtual environment

Abstract

Bu çalışmanın amacı, evrensel beş duygunun sanal ortamda kuvvet geri beslemeli haptik (dokunsal) cihaz aracılığıyla nasıl ifade edildiğinin incelenmesidir. Katılımcılardan, haptik cihaz aracılığıyla, duvara projeksiyonla yansıtılmış olan 3D kadın ve erkek modele farklı kültürlerde yüz ifadesi ve vokal olarak tanınırlığı kanıtlanmış beş duyguyu iletmeleri istenmiştir. Bir başka deyişle araştırmanın, modelin cinsiyeti ve ifade edilmesi istenen duygular olmak üzere iki bağımsız değişkeni bulunmaktadır. Araştırmanın dizaynı 2x5 denek içi dizayndır. Bugüne kadar yapılan araştırmalar dokunuşun insanlar üzerinde bu kadar etkileyici olmasının nedenlerini henüz ortaya çıkarmamıştır ve bu davranışsal fenomenlerin altında yatan bilişsel, sinirsel ve fizyolojik mekanizmalar hakkında çok fazla şey bilinmemektedir. Bu nedenle sanal ortamda insan-makine etkileşiminin bir örneği olan, aynı zamanda beş evrensel duygunun; bağımlı değişkenler olan dokunma konumu, dokunma kuvveti yoğunluğu, dokunma hızı ve dokunma süresi bakımından parametreleştirilmesine katkı sağlayacağı öngörülen ve bu parametrelerin insansı robotlara entegre edilmesine öncü olması hedeflenen bu çalışma seçilmiştir. Bu çalışmanın diğer çalışmalardan farkı, çok yönlü (altı serbestlik dereceli) bir haptik cihaz yardımıyla C++‟ta yazılan program aracılığıyla sanal ortamda insan modeli simüle edilerek duygu iletme çalışmasının yapılmasıdır. Duygu iletme çalışmasından elde edilen sonuçlar, farklı duygular ifade edilirken türetilmiş parametreler bakımından farklılıklar olduğunu ve bu varyansların anlamlı yollarla ölçülebileceğini göstermiştir. Sonuçlar, aktif duygu olan öfke duygusunun uzun, hızlı ve kuvvet yoğunluğu fazla dokunuşlarla tanımlanabileceğini, pasif duygu olan hüzün duygusunun ise kısa, yavaş ve kuvvet yoğunluğu az dokunuşlarla tanımlanabileceğini göstermiştir. Ayrıca model cinsiyeti değişkeni temel etkisinin, ortalama dokunma süresi ve ortalama dokunma hızı bakımından anlamlı farklı olduğu gözlemlenirken, ortalama dokunma kuvveti yoğunluğu bakımından anlamlı farklı olmadığı görülmüştür.

The aim of this study is to examine how five universal emotions are expressed in virtual environment through a haptic device. Participants were asked to transmit five universal emotions to 3D male and female model projected on a wall by means of a haptic device. In other words, the study has two independent variables: the gender of the model and the emotions to be expressed. The design of the study is 2x5 within subect design. Research to date has not yet revealed the reasons why touch is so impressive on humans, and little is known about the cognitive, neural and physiological mechanisms underlying these behavioral phenomena. For this reason, this study which is expected to contribute to parameterization in terms of dependent variables, touch force (intensity), touch speed and touch time, is aimed to be integrated into humanoid robots. It is also an example of human-machine interaction in the virtual environment. The difference of this study from other studies is that the human model is simulated in a virtual environment through the program written in C++ and the emotions are transmitted by means of a multi-directional (six degrees of freedom) haptic device.The results obtained from the emotion transmission study showed that there are differences in the derived parameters when expressing different emotions and these variances can be measured in meaningful ways. The results showed that anger emotion, which is an active emotion, can be defined as long, fast and high in force intensity, while the feeling of sadness, which is a passive emotion, can be defined as short, slow and low in force intensity. In addition, it was observed that the model gender variable factor was significantly different in terms of mean touch time and average touch speed, but it was not significantly different in terms of mean touch force intensity.