Ingenieure aus dem Nordwesten stellen tragbare Sensoren vor, die die taktilen Sensoren der Haut nachahmen

Northwestern University, Cook County, IL

Beim haptischen Feedback beschränken sich die meisten Technologien auf einfache Vibrationen. Aber unsere Haut ist mit winzigen Sensoren ausgestattet, die Druck, Vibration, Dehnung und mehr erkennen.

Jetzt haben Ingenieure der Northwestern University eine neue Technologie vorgestellt, die präzise Bewegungen erzeugt, um diese komplexen Empfindungen nachzuahmen.

Beim Sitzen auf der Haut übt das kompakte, leichte, kabellose Gerät Kraft in jede Richtung aus, um eine Vielzahl von Empfindungen zu erzeugen, darunter Vibrationen, Dehnung, Druck, Gleiten und Drehen. Das Gerät wird in einer in der Fachzeitschrift Science veröffentlichten Studie detailliert beschrieben , kann auch Empfindungen kombinieren und schnell oder langsam arbeiten, um einen differenzierteren, realistischeren Tastsinn zu simulieren.

Das von einem kleinen wiederaufladbaren Akku betriebene Gerät nutzt Bluetooth, um eine drahtlose Verbindung zu Virtual-Reality-Headsets und Smartphones herzustellen. Außerdem ist es klein und effizient, sodass es überall am Körper platziert, mit anderen Aktuatoren in Arrays kombiniert oder in aktuelle tragbare Elektronik integriert werden kann.

Die Forscher gehen davon aus, dass ihr Gerät schließlich virtuelle Erlebnisse verbessern, Menschen mit Sehbehinderungen dabei helfen könnte, sich in ihrer Umgebung zurechtzufinden, das Gefühl unterschiedlicher Texturen auf Flachbildschirmen beim Online-Einkauf zu reproduzieren, taktiles Feedback für Fernbesuche im Gesundheitswesen bereitzustellen und sogar Menschen mit Hörbehinderungen das „Fühlen“ von Musik zu ermöglichen.

„Fast alle haptischen Aktoren stechen wirklich nur in die Haut“, sagte John A. Rogers von Northwestern, der das Gerätedesign leitete. „Aber die Haut ist empfänglich für viel anspruchsvollere Tastsinne. Wir wollten ein Gerät entwickeln, das Kräfte in jede Richtung ausüben kann – nicht nur stoßen, sondern auch schieben, drehen und gleiten. Wir haben einen winzigen Aktuator gebaut, der die Haut in jede Richtung und in jede Richtungskombination drücken kann. Damit können wir das komplexe Tastgefühl auf vollständig programmierbare Weise genau steuern.“

Als Pionier der Bioelektronik ist Rogers Louis A. Simpson und Kimberly Querrey Professor für Materialwissenschaft und -technik, biomedizinische Technik und neurologische Chirurgie mit Berufungen an der McCormick School of Engineering und der Feinberg School of Medicine der Northwestern University. Er leitet außerdem das Querrey Simpson Institute for Bioelectronics. Rogers leitete die Arbeit gemeinsam mit Yonggang Huang von Northwestern, dem Jan- und Marcia-Achenbach-Professor für Maschinenbau und Professor für Bau- und Umweltingenieurwesen an der McCormick. Kyoung-Ho Ha, Jaeyoung Yoo und Shupeng Li von Northwestern sind die Co-Erstautoren der Studie.

Die Studie baut auf früheren Arbeiten aus den Laboren von Rogers und Huang auf, in denen sie eine programmierbare Reihe von Miniatur-Vibrationsaktoren entwickelten, um einen Tastsinn zu vermitteln.

In den letzten Jahren haben visuelle und akustische Technologien ein explosionsartiges Wachstum erlebt und ermöglichen ein beispielloses Eintauchen durch Geräte wie hochauflösende, detailreiche Surround-Sound-Lautsprecher und vollständig immersive Virtual-Reality-Brillen. Haptische Technologien haben jedoch größtenteils ein Plateau erreicht. Selbst moderne Systeme bieten nur summende Vibrationsmuster.

Diese Entwicklungslücke ist größtenteils auf die außerordentliche Komplexität menschlicher Berührungen zurückzuführen. Der Tastsinn umfasst verschiedene Arten von Mechanorezeptoren (oder Sensoren) – jeder mit seinen eigenen Empfindlichkeits- und Reaktionseigenschaften –, die sich in unterschiedlichen Tiefen in der Haut befinden. Wenn diese Mechanorezeptoren stimuliert werden, senden sie Signale an das Gehirn, die als Berührung übersetzt werden.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an Amanda Morris unter Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt. Sie müssen JavaScript aktivieren, damit Sie es sehen können.; 847-467-6790.