Northwestern-Ingenieure enthüllen Wearable, das hauttaktile Sensoren nachahmt

Northwestern University, Cook County, IL

Northwestern University Ingenieure haben eine neue Technologie enthüllt, die präzise Bewegungen erzeugt, um komplexe taktile Empfindungen nachzuahmen – einschließlich Druck, Vibration, Dehnung, Gleiten und Drehen. (Bild: Northwestern University)

Wenn es um haptisches Feedback geht, sind die meisten Technologien auf einfache Vibrationen beschränkt. Aber unsere Haut ist mit winzigen Sensoren beladen, die Druck, Vibration, Dehnung und mehr detektieren.

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

Während es auf der Haut sitzt, wendet das kompakte, leichte, drahtlose Gerät Kraft in jede Richtung an, um eine Vielzahl von Empfindungen zu erzeugen – einschließlich Vibrationen, Dehnung, Druck, Gleiten und Drehen. Das Gerät, detailliert in einer im Journal Science veröffentlichten Studie, kann auch Empfindungen kombinieren und schnell oder langsam arbeiten, um ein nuancierteres, realistischeres Tastgefühl zu simulieren.

Angetrieben von einem kleinen wiederaufladbaren Akku nutzt das Gerät Bluetooth, um drahtlos mit VR-Headsets und Smartphones zu verbinden. Es ist auch klein und effizient, sodass es überall am Körper platziert, mit anderen Aktuatoren in Arrays kombiniert oder in aktuelle Wearable-Elektronik integriert werden kann.

Die Forscher stellen sich vor, dass ihr Gerät eventualmente virtuelle Erlebnisse verbessern, Menschen mit Sehbehinderungen bei der Navigation ihrer Umgebung helfen, das Gefühl verschiedener Texturen auf flachen Bildschirmen für Online-Shopping reproduzieren, taktiles Feedback für Fern-Gesundheitsbesuche bieten und sogar Menschen mit Hörbehinderungen ermöglichen könnte, Musik zu „fühlen“.

„Fast alle haptischen Aktuatoren pieksen nur in die Haut“, sagte Northwesterns John A. Rogers, der das Gerätedesign leitete. „Aber Haut ist empfänglich für viel raffiniertere Tastsinnen. Wir wollten ein Gerät schaffen, das Kräfte in jede Richtung anwenden kann – nicht nur pieksen, sondern drücken, drehen und gleiten. Wir bauten einen winzigen Aktuator, der die Haut in jede Richtung und in jeder Kombination von Richtungen schieben kann. Damit können wir das komplexe Tastgefühl auf voll programmierbare Weise fein steuern.“

Ein Pionier der Bioelektronik ist Rogers Louis A. Simpson und Kimberly Querrey Professor für Materialwissenschaft und Ingenieurwesen, Biomedizinische Ingenieurwesen und Neurochirurgie, mit Positionen in der McCormick School of Engineering und der Northwestern University Feinberg School of Medicine. Er leitet auch das Querrey Simpson Institute for Bioelectronics. Rogers leitete die Arbeit gemeinsam mit Northwesterns Yonggang Huang, dem Jan und Marcia Achenbach Professor für Maschinenbau und Professor für Bau- und Umweltingenieurwesen an der McCormick. Northwesterns Kyoung-Ho Ha, Jaeyoung Yoo und Shupeng Li sind Co-Erstautoren der Studie.

Die Studie baut auf vorheriger Arbeit aus Rogers' und Huangs Labs auf, in der sie ein programmierbares Array miniaturer Vibrationsaktuatoren entwarfen, um ein Tastgefühl zu vermitteln.

In jüngsten Jahren haben visuelle und auditive Technologien explosives Wachstum erlebt und beispiellose Immersion durch Geräte wie High-Fidelity, tief detaillierte Surround-Sound-Lautsprecher und voll immersive Virtual-Reality-Brillen geliefert. Haptik-Technologien hingegen sind weitgehend auf der Stelle getreten. Selbst State-of-the-Art-Systeme bieten nur summende Vibrationsmuster.

Diese Entwicklungslücke resultiert weitgehend aus der außergewöhnlichen Komplexität des menschlichen Tastsinns. Der Tastsinn involviert verschiedene Typen von Mechanorezeptoren (oder Sensoren) – jeder mit eigener Empfindlichkeit und Antwortcharakteristik – in unterschiedlichen Tiefen innerhalb der Haut. Wenn diese Mechanorezeptoren stimuliert werden, senden sie Signale an das Gehirn, die als Berührung übersetzt werden.

Für weitere Informationen kontaktieren Sie Amanda Morris unter dieser E-Mail-Adresse (vor Spambots geschützt, JavaScript erforderlich); 847-467-6790.