Mit einem Virtual-Reality-Headset können Sie andere Welten sehen und hören, aber bisher können Sie sie nicht berühren. Dies könnte sich mit einem neuen kinästhetischen Prototyp-Handschuh ändern, den Forscher der University of California in San Diego gebaut haben.
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Kinästhetisch ist das Wort für Feedback von einem System, das Informationen über das Gefühl vermittelt, gegen etwas zu drücken. Es ist eine Untermenge des Bereichs der Haptik, die den Menschen helfen soll, die Welt durch den Tastsinn zu verstehen.
Ein Handschuh wie dieser, der Techniken verwendet, die aus der weichen Robotik stammen, um die Finger eines Benutzers zurückzudrücken und den Tastsinn zu simulieren, könnte für die zukünftige Erkundung des virtuellen Raums wichtig sein und der virtuellen Realität mehr Sensation und damit mehr Realität hinzufügen. Die Entwickler sagen, es könnte sich zu einem neuen Controller für virtuelle Spiele oder sogar medizinische Geräte entwickeln.
„Wenn Menschen an Haptik denken, denken sie normalerweise an ein Polster oder einen vibrierenden Controller, wie z. B. an ein vibrierendes Telefon, mit dem Sie auf sehr einfache Weise taktiles Feedback erhalten Professor für Informatik an der UCSD, der sich auf virtuelle Realität spezialisiert hat und an der Entwicklung des Prototyps mitgewirkt hat. „Theoretisch können Sie mit dem Handschuh Objekte herstellen, die Sie greifen, und in der Hand halten, damit sie sich so anfühlen, als wären sie da. Sie sind immer noch schwerelos, aber sie haben immerhin Lautstärke… Es ist ein Schritt weiter oben und ein ziemlich großer, als nur Vibrations-Feedback zu haben. “
Das UCSD-Team schmückte den Handschuh mit pneumatischen „Muskeln“, wie sie in weichen Robotern zu finden sind. Die mit Luft gefüllten Beutel werden über den Handrücken ausgebreitet, um einen gerichteten Druck auf die Finger zu erzeugen. Die Luftbehälter sind mit geflochtenen Fasern bedeckt, und eine Pumpe regelt den Füllstand. Das Gerät ist an ein flexibles Silikon-Exoskelett gebunden, das über dem Handrücken getragen werden kann. Ein Verfolgungsgerät folgt der Bewegung der Hand des Benutzers, und die Druckrückmeldung basiert auf dem Ablesen der Handposition.
Ziehen Sie den Handschuh zusammen mit einer Schutzbrille und einem Kopfhörer an und Sie erhalten ein virtuelles Klavier, das Sie fühlen können, wenn Sie die Tasten berühren. Wenn Sie gegen eine Taste drücken, blasen sich die Luftsäcke auf, ziehen sich gegen Ihren Finger zurück und simulieren diese Berührung. Laut Testbenutzern war das Ergebnis „hypnotisierend“, obwohl sie eine Verzögerung in der Reaktionsgeschwindigkeit bemerkten.
Derzeit ist das Werk ein Prototyp und der Handschuh funktioniert nur mit der Piano-Anwendung und nur, wenn das Tracking-Gerät beide Hände „sehen“ kann. Zukünftige Versionen, so Mike Tolley, Professor für Ingenieurwissenschaften, der an der UCSD eine Abschlussklasse zum Entwerfen von Systemen mit weicher Robotik unterrichtet, könnten integrierte Sensoren beinhalten, die Positionsinformationen vom Handschuh selbst abrufen, wodurch die Genauigkeit erhöht und Probleme, wie sie beispielsweise bei einer Hand auftreten, gelindert werden vor einem anderen positioniert.
Tolley und Schulze sehen Anwendungen in Spielen und virtuellem Training, sehen aber auch Potenzial in der Roboterchirurgie. Ein Trick bei der roboterunterstützten Chirurgie ist das Feedback. Das beliebteste Gerät, das DaVinci, bietet nur visuelles Feedback. Der Chirurg bedient ihn über zwei Joysticks, verlässt sich jedoch auf visuelle Hinweise, um zu bestimmen, wann er vorwärts drücken oder wann er auf Druck zurücktreten muss.
„Wenn Sie mit DaVinci gespielt haben, wissen Sie, dass das Feedback, das Sie dort erhalten, visuell ist und Sie eine Stereovision erhalten. Und es ist ganz gut, dass die Leute viel damit gemacht haben, auch ohne das Force-Feedback “, sagt Peter Kazanzides, Informatikprofessor und Experte für Roboterchirurgie an der Johns Hopkins University, der nicht am UCSD-Projekt beteiligt war. "Erfahrene Chirurgen lernen, wie sie die von ihnen aufgebrachte Kraft im Wesentlichen schätzen können, indem sie sich ansehen, wie straff die Naht ist oder wie stark sich das Gewebe dehnt."
Das heißt nicht, dass haptisches Feedback ein solches System nicht verbessern könnte. Aber Kazanzides weist auf ein anderes Problem hin, das zuerst gelöst werden müsste: Der DaVinci hat keine Möglichkeit, Kräfte zu spüren.
Um einen Roboter zu bauen, der seinen Benutzern Force-Feedback bietet, muss er den Druck erfassen können, den er auf eine Oberfläche (oder einen Körper) ausübt. Solche Sensoren sind typischerweise zu groß, zu teuer und nicht für medizinische Zwecke geeignet. Obgleich es schwierig ist, genau zu sagen, in welcher Form Force-Feedback in der roboterunterstützten Chirurgie auftreten könnte, räumt Kazanzides ein, dass es dennoch von Vorteil sein könnte.
Für Tolley, Schulze und die UCSD-Gruppe ist die unmittelbare Zukunft das Potenzial des Geräts für die Erforschung und das Spielen virtueller Realität, wie beim alten Nintendo Power Glove, jedoch mit Rückmeldung. Ihr Fokus liegt auf einer realistischen Reaktion der virtuellen Tastatur. „Die Herausforderung bei der virtuellen Realität, insbesondere für einen Maschinenbauingenieur, besteht darin, das richtige Gefühl zu bekommen“, sagt Tolley.
