Handschuhähnliches Gerät imitiert den Tastsinn

Die haptische Technologie ahmt die Erfahrung der Berührung nach, indem sie lokalisierte Bereiche der Haut auf eine Weise stimuliert, die dem ähnelt, was in der realen Welt durch Kraft, Vibration oder Bewegung gefühlt wird. Die menschliche Hand verfügt über eine große Anzahl taktiler Rezeptoren, die zur Wahrnehmung der meisten Objekte verwendet werden. Es gibt viele Situationen, in denen der Tastsinn nützlich wäre, wie z. B. bei einer telemedizinischen Konsultation, wenn ein Arzt einen Patienten nicht physisch untersuchen kann.

Die Forscher entwickelten ein in drei Richtungen gerichtetes Hautdehnungsgerät (SSD), das in die Fingerspitzen eines tragbaren haptischen Handschuhs eingebaut ist und den Tastsinn nachahmt. Die skalierbare Technologie kann in Textilien integriert werden, um sie in verschiedenen Anwendungen wie Telemedizin, medizinischen Geräten, chirurgischen Robotern, erweiterter und virtueller Realität, Teleoperation und industriellen Umgebungen einzusetzen.

Bestehende haptische Technologien hatten große Schwierigkeiten, den Tastsinn mit Objekten in virtuellen Umgebungen oder entfernt angeordneten Objekten nachzubilden. Visuelle oder auditive Hinweise sind leicht zu reproduzieren, aber haptische Hinweise sind schwieriger zu reproduzieren. Es ist fast unmöglich, einem Benutzer zu ermöglichen, etwas in einem Computer oder Smartphone zu fühlen, indem er eine haptische Schnittstelle wie eine handelsübliche Datenbrille verwendet. Haptisches Feedback mit Vibration wird weniger empfindlich, wenn es kontinuierlich verwendet wird oder wenn Benutzer in Bewegung sind, was zu Desensibilisierung und Beeinträchtigung der Gerätefunktionalität führt.

Die neue Technologie überwindet Probleme mit bestehenden haptischen Geräten, indem sie eine neuartige Methode einführt, um ein effektives haptisches Gefühl über weiche, miniaturisierte, künstliche „Muskeln“ nachzubilden. Der haptische Handschuh ermöglicht es Menschen, virtuelle oder entfernte Objekte realistischer und immersiver zu fühlen. Die künstlichen Muskeln erzeugen über einen weichen Taktgeber ausreichend Normal- und Scherkräfte auf die Fingerkuppen des Nutzers, sodass dieser den Tastsinn effektiv nachbilden kann.

Die Fähigkeit, den Tastsinn über das neue tragbare haptische Gerät effektiv zu reproduzieren, hätte eine Vielzahl von Vorteilen; zum Beispiel während der COVID-19-Pandemie, wenn sich Menschen auf Videoanrufe verlassen, um mit ihren Lieben in Verbindung zu bleiben. Im Gegensatz zu bestehenden haptischen Geräten ist die neue Technologie weich, leicht und dünn und daher können Benutzer sie in das, was sie tragen, integrieren, um realistische haptische Erfahrungen in Umgebungen wie Rehabilitation, Bildung, Training und Freizeit zu bieten.

Die Technologie könnte es einem Benutzer ermöglichen, Objekte in einer virtuellen Welt oder aus der Ferne zu fühlen; Beispielsweise könnte ein Wissenschaftler einen virtuellen Stein von einem anderen Planeten fühlen, ohne sein Labor zu verlassen, oder ein Chirurg könnte das Organgewebe eines Patienten mit chirurgischen Instrumenten fühlen, ohne es direkt zu berühren.

Die Forscher planen, das Gerät in verschiedenen haptischen Anwendungen wie haptischer Bewegungsführung, Navigationsunterstützung für ältere Menschen und Menschen mit Sehbehinderung, taktiler Textsprache und 3D-Force-Feedback-Anzeige für den Einsatz in chirurgischen Robotern, Prothesen sowie virtueller und erweiterter Realität zu implementieren .