Die menschliche Haut kann eine Vielzahl von Empfindungen spüren, wie zum Beispiel ein leichtes Drücken, schnelles Klopfen oder das Klopfen eines Herzschlags. Im Gegensatz dazu geben Telefone, Gamecontroller und Uhren oft nur Vibrationen aus, um die Aufmerksamkeit des Benutzers zu erregen. Leider fühlt sich dieses plötzliche, schnelle Zittern anders an als die meisten alltäglichen Berührungsinteraktionen und kann schnell nervig werden. Forscher am MPI-IS in Stuttgart haben tragbare kutane elektrohydraulische Geräte (CUTE) entwickelt, um die haptischen Empfindungen, die zukünftige Verbraucherprodukte erzeugen können, erheblich zu erweitern.
Die tragbaren CUTE-Geräte werden elektrisch angetrieben und können eine bemerkenswerte Bandbreite an taktilen Empfindungen erzeugen, darunter Druck auf die Haut, langsame und beruhigende Berührungen und Vibrationen in einer Vielzahl von Frequenzen, von niedrig bis hoch. Dieser neue Ansatz für tragbares haptisches Feedback bietet somit eine beispiellose Kontrolle über die taktilen Empfindungen, die den Benutzern präsentiert werden können.
Diese tragbaren CUTE-Geräte wurden von einem interdisziplinären Team von MPI-IS-Forschern aus der Abteilung für haptische Intelligenz unter der Leitung von Katherine J. Kuchenbecker und der Abteilung für Robotermaterialien unter der Leitung von Christoph Keplinger entwickelt. Das Team entwarf neuartige, hydraulisch verstärkte, selbstheilende, elektrostatische (HASEL) künstliche Muskeln, um tragbare Geräte mit einer einzigartigen Fähigkeit zu schaffen, mit dem Tastsinn des Benutzers zu kommunizieren. Wenn eine Spannung angelegt wird, dehnt sich der weiche Aktuator in der Mitte des Geräts proportional zur Spannung aus. Diese Erweiterung ermöglicht es dem Gerät, Kontakt mit der Haut herzustellen und zu unterbrechen, so als ob eine Person die Hand ausstreckt, um das Handgelenk des Benutzers zu berühren. Durch die zeitliche Änderung der Spannung kann das haptische Feedback frei angepasst werden, um je nach gewünschtem haptischen Erlebnis mehrere Arten von Berührungsempfindungen zu liefern. CUTE-Geräte sind kompakt, leise, sicher und energieeffizient und bleiben während des gesamten Betriebs kühl. Diese beeindruckenden Fähigkeiten werden vom Team in einem Video weiter demonstriert.
Zukünftige Anwendungsmöglichkeiten für CUTE-Geräte umfassen tragbare Hilfstechnologien zur Führung, die Erzeugung taktiler Empfindungen zur Verbesserung der erweiterten oder virtuellen Realität sowie die Ergänzung von Audio- und visuellem Feedback in lauten oder visuell anspruchsvollen Szenarien.
Die vom Gerät erzeugten taktilen Empfindungen können unterschiedliche Empfindungen vermitteln, die von beruhigend bis aufregend reichen, wie etwa das Streicheln oder Kitzeln der Haut, das Gefühl eines Herzschlags und sogar das An- und Ausschalten eines Motors. Bemerkenswerterweise empfinden Benutzer fast alle taktilen Hinweise als angenehm: Das einzige Gefühl, das sie nicht angenehm fanden, war eine kontinuierliche hochfrequente Vibration, wie sie von vielen heutigen Verbrauchergeräten erzeugt wird. Darüber hinaus können Benutzer verschiedene Hautsignale mit nahezu perfekter Genauigkeit identifizieren, was einen weiteren Vorteil von CUTE-Geräten gegenüber häufig verwendeten elektromagnetischen Aktoren hervorhebt.
„Unsere CUTE-Geräte demonstrieren die Machbarkeit der Entwicklung leichter tragbarer Systeme, die eine angenehme und ausdrucksstarke taktile Kommunikation bieten. Zukünftige Entwicklungen könnten dazu führen, dass diese Technologie auf größere Bereiche des Körpers angewendet wird, komplexere Empfindungen hervorruft und sogar die bisherige menschliche Wahrnehmung haptischer Hinweise untersucht.“ schwierig zu schaffen“, sagt Natalia Sanchez, Doktorandin. Student am MPI-IS und Erstautor der Publikation.
