Innovatives handschuhartiges haptisches Gerät reproduziert reale Tastempfindung

Haptische Technologie ahmt das Tasterlebnis nach, indem sie lokalisierte Bereiche der Haut auf Arten stimuliert, die dem entsprechen, was in der realen Welt durch Kraft, Vibration oder Bewegung gefühlt wird. Die menschliche Hand hat eine große Anzahl taktiler Rezeptoren, die zur Wahrnehmung der meisten Objekte verwendet werden. Es gibt viele Situationen, in denen der Tastsinn nützlich wäre, beispielsweise bei einer Telehealth-Konsultation, bei der ein Arzt einen Patienten nicht körperlich untersuchen kann.

Forschende entwickelten ein dreiseitiges, gerichtetes Hautdehnungsgerät (SSD), das in die Fingerspitzen eines tragbaren haptischen Handschuhs integriert ist, das den Tastsinn nachahmt. Die skalierbare Technologie kann in Textilien integriert werden für den Einsatz in verschiedenen Anwendungen wie Telehealth, Medizinprodukte, chirurgische Roboter, erweiterte und virtuelle Realität, Teleoperation und industrielle Umgebungen.

Bestehende haptische Technologie hatte große Schwierigkeiten, den Tastsinn mit Objekten in virtuellen Umgebungen oder entfernten Standorten nachzubilden. Visuelle oder auditive Hinweise sind einfach zu replizieren, aber haptische Hinweise sind schwieriger zu reproduzieren. Es ist fast unmöglich, einem Nutzer zu ermöglichen, etwas in einem Computer oder Smartphone über eine haptische Schnittstelle wie kommerziell verfügbare Smart Glasses zu fühlen. Haptisches Feedback mit Vibration wird unempfindlicher, wenn es kontinuierlich genutzt wird oder wenn Nutzer in Bewegung sind, was zu Desensibilisierung und beeinträchtigter Gerätefunktionalität führt.

Die neue Technologie überwindet Probleme bestehender haptischer Geräte, indem sie eine neuartige Methode einführt, um eine effektive haptische Empfindung über weiche, miniaturisierte, künstliche „Muskeln“ zu erzeugen. Der haptische Handschuh ermöglicht es Menschen, virtuelle oder entfernte Objekte auf realistischere und immersivere Weise zu fühlen. Die künstlichen Muskeln erzeugen ausreichende Normalkräfte und Scherkräfte an den Fingerspitzen des Nutzers über einen weichen Taktilaktor, was es ermöglicht, den Tastsinn effektiv zu reproduzieren.

Die Fähigkeit, den Tastsinn effektiv über das neue tragbare haptische Gerät zu reproduzieren, hätte eine breite Palette von Vorteilen; beispielsweise während der COVID-19-Pandemie, wenn Menschen auf Videoanrufe angewiesen sind, um mit Liebsten in Verbindung zu bleiben. Im Gegensatz zu bestehenden haptischen Geräten ist die neue Technologie weich, leicht und dünn und daher können Nutzer sie in das integrieren, was sie tragen, um realistische haptische Erlebnisse in Bereichen wie Rehabilitation, Bildung, Training und Freizeit zu bieten.

Die Technologie könnte es einem Nutzer ermöglichen, Objekte in einer virtuellen Welt oder auf Distanz zu fühlen; zum Beispiel könnte ein Wissenschaftler einen virtuellen Felsen von einem anderen Planeten fühlen, ohne sein Labor zu verlassen, oder ein Chirurg könnte das Gewebe eines Patienten mit chirurgischen Werkzeugen fühlen, ohne es direkt zu berühren.

Die Forschenden planen, das Gerät in verschiedenen haptischen Anwendungen einzusetzen, wie haptische Bewegungsführung, Navigationshilfe für ältere Menschen und Sehbehinderte, taktile Textsprache und 3D-Kraftrückmeldedisplay für den Einsatz in chirurgischen Robotern, Prothesen und virtueller und erweiterter Realität.