Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) und der ETH Zürich haben sich gemeinsam entwickelt ein leichter haptischer Handschuh Damit können Benutzer Objekte in der virtuellen Realität berühren, fühlen und manipulieren, als wären sie tatsächlich dort.
Der Handschuh, von den Forschern DextrES genannt, erzeugt ein sehr realistisches Gefühl der Berührung und kann so programmiert werden, dass er sowohl harte Objekte, wie einen Holzschreibtisch, als auch weiche Objekte wie einen Schwamm simuliert.
„Wir wollten ein leichtes Gerät entwickeln, das im Gegensatz zu herkömmlichen Virtual-Reality-Handschuhen kein sperriges Exoskelett, keine Pumpen oder sehr dicke Kabel benötigt.“ Herbert SheaEnglisch: bio-pro.de/en/region/stern/magazin/...1/index.html Ein Professor an der EPFL, Leiter des Soft Transducers Laboratory, sagte in einer Stellungnahme.
Einzigartige Charakteristika
Der Handschuh wiegt unter 8 Gramm pro Finger und ist damit weit leichter als die bisherige Technologie.
Es erfordert auch nur 200 Volt und einige Milliwatt Elektrizität, um an jedem Finger bis zu 40 Newton Haltekraft zu erzeugen.
Hinzu kommt das Potenzial für die Verwendung eines kleinen Akkus und seine schlanke Abmessung - nur 2 Millimeter dick - und der Handschuh ermöglicht eine höhere Präzision und größere Bewegungsfreiheit.
So funktioniert's
Der Handschuh besteht aus Nylon, mit flexiblen, elektrisch geladenen Metallstreifen, die über die Finger laufen, und einem dünnen elektrischen Isolator dazwischen.
Um ein virtuelles Objekt zu simulieren, wird eine Spannungsdifferenz an die Metallstreifen angelegt, die bewirkt, dass sie zusammenkleben, was wiederum die Benutzer daran hindert, ihre Finger an einem bestimmten Punkt zu bewegen. Diese Bremskraft erzeugt ein sehr realistisches Gefühl der Berührung.
Wenn die Spannung entfernt wird, bewegen sich die Metallstreifen wieder frei, so dass die Benutzer ihre Finger ohne Widerstand bewegen können.
DextrES ermöglicht Benutzern die Interaktion mit einer virtuellen Umgebung. Bei Tests der Technologie wurden die Benutzer aufgefordert, Manipulationen und Aufgaben der virtuellen Realität durchzuführen. Die Teilnehmer bewegten Objekte mit Leichtigkeit und Präzision in der virtuellen Umgebung.
„Die Benutzer gaben an, dass sie beim Berühren von Objekten ein sehr genaues Gefühl hatten und bei den ihnen zugewiesenen Aufgaben sehr genau waren“, erklärte Shea in einem kurzen Video, in dem die Technologie beschrieben wurde.
Sein Potenzial
Während der Handschuh gegenwärtig mit einem dünnen elektrischen Kabel betrieben wird, bedeutet seine geringere Leistungsanforderung, dass er in Zukunft mit einer kleinen Batterie betrieben werden kann, wodurch die Handschuhe sehr tragbar werden.
"Der geringe Strombedarf des Systems beruht auf der Tatsache, dass es keine Bewegung erzeugt, sondern eine blockiert", sagte Shea in einer Erklärung.
Im Gegensatz dazu erfordert die existierende Virtual-Reality-Handschuhtechnologie oft ein komplexes System von Drähten und Pumpen, um das Gefühl der Berührung wiederherzustellen.
Laut den Forschern müssen weitere Tests durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die Benutzer eine realistische Erfahrung haben.
Otmar Hilliges, Assistenzprofessor für Informatik an der ETH Zürich, Leiter des Advanced Interactive Technologies Lab, betonte die Herausforderung, etwas so Komplexes wie den menschlichen Tastsinn zu simulieren.
"Das menschliche sensorische System ist hochentwickelt und hochkomplex", sagte er in einer Erklärung. "Wir haben viele verschiedene Rezeptoren in einer sehr hohen Dichte in den Gelenken unserer Finger und eingebettet in die Haut."
„Daher ist das Rendern von realistischem Feedback bei der Interaktion mit virtuellen Objekten ein sehr anspruchsvolles Problem und derzeit ungelöst. Unsere Arbeit geht einen Schritt in diese Richtung und konzentriert sich insbesondere auf kinästhetisches Feedback “, fuhr er fort.
Die Forscher planen die Entwicklung eines Ganzkörperanzugs mit dieser Technologie.
"Mit weiteren Verbesserungen planen wir, irgendwann einen kompletten Anzug für Virtual-Reality-Umgebungen zu entwickeln", sagte Shea im Video.
Aufgerüstet könnte ein Ganzkörperanzug verwendet werden, um Spiele zu erstellen, in denen ein Benutzer in einer vollständigen virtuellen Umgebung navigieren kann.
In einer Erklärung schlug Shea vor, dass es viele andere Anwendungen gibt, die man sich vorstellen kann. Es könnte verwendet werden, um Chirurgen durch die Erstellung einer realistischen und reaktiven Simulation der Operation zu helfen. Es könnte ebenfalls in Augmented Reality verwendet werden.
