211service.com
Het snijvlak van haptiek
Wetenschappers hebben een manier gevonden om de zintuigen van het lichaam te laten denken dat een plat oppervlak eigenlijk scherp of puntig is. Hun bevindingen zullen volgende maand worden gepresenteerd op het IEEE International Symposium on Robot and Human Interactive Communication in Hatfield, Engeland.
Deze nieuwe aanraakinterface lijkt te laten zien dat het mogelijk is om onze tastzin voor de gek te houden door zeer fijne en gedetailleerde druksensaties te voelen zonder tegen de huid te drukken. Een virtueel mes kan een extra gevoel van realisme geven aan op aanraking gebaseerde haptische systemen, zoals die worden gebruikt in chirurgische simulatoren.
Het doel van dit gebied van aanraaktechnologie, dat vaak haptiek wordt genoemd, is om elke vorm, textuur of sensatie te kunnen simuleren, zegt Gabriel Robles-de-la-Torre , een neurowetenschapper en computeringenieur gevestigd in Mexico-Stad, die de International Society for Haptics oprichtte en het onderzoek leidde. Het is een belangrijke stap in de richting van de ontwikkeling van haptische displays, zegt hij.
Sterkte O'Modhrain , een expert in haptiek, voorheen aan de Queen's University of Belfast, Noord-Ierland, is het daarmee eens. Ze zegt dat het werk de haptiek realistischer moet maken. Het is een manier om de perceptuele kwaliteit van de weergave van oppervlakken te verbeteren.
Hoewel het theoretisch mogelijk zou zijn om een machine te ontwerpen die de werkelijke textuur en vorm zou kunnen veranderen om een breed scala aan vormen en texturen te simuleren, zou een dergelijk mechanisme onhaalbaar complex en groot zijn. In plaats daarvan hebben onderzoekers zoals Robles-De-La-Torre manieren onderzocht om het vermogen van ons sensorische systeem om te worden misleid, te benutten.
Het is gewoon een manier om te profiteren van de menselijke perceptie, zegt Vincent Hayward , een elektrotechnisch en computeringenieur die aan haptiek werkt aan de McGill University in Montreal. Het lijkt een beetje op de illusie die we ervaren wanneer onze ogen een breed scala aan kleuren waarnemen op een videoscherm, ook al bestaat het beeld uit slechts drie verschillende gekleurde pixels, zegt hij.
Bij haptiek wordt de illusie gecreëerd met uitgeoefende krachten. Wanneer iemand zijn of haar vinger over een scherpe of puntige rand beweegt, worden meestal zowel verticale als laterale krachten op de huid uitgeoefend, zegt Robles-De-La-Torre. Maar hij ontdekte dat de hersenen voor de gek gehouden kunnen worden door te denken dat ze worden gepord door simpelweg zijdelingse krachten toe te passen.
Om deze illusie van scherpte te creëren, gebruikte Robles-De-La-Torre, in samenwerking met Carlo Alberto Avizzano en collega's van de Scuola Superiore Sant'Anna in Pisa, Italië, een haptische interface genaamd GRAB, die bestaat uit een vingerhoed verbonden met het uiteinde van een gemotoriseerde, uitschuifbare arm. Een gebruiker kan de vingerhoed vrij bewegen wanneer hij zijn wijsvinger erin plaatst. Vervolgens zorgen zorgvuldig gecontroleerde motoren voor forcefeedback, zodat de beweging van de vingerhoed wordt belemmerd op manieren die virtuele oppervlakken creëren.
Door het systeem zo in te stellen dat proefpersonen alleen hun vinger langs één as kunnen bewegen, van links naar rechts, konden de onderzoekers mensen het gevoel geven dat ze met een vinger over een reeks verschillende scherpe en puntige randen gingen, gewoon door zijdelingse weerstand toe te passen op hun beweging. De sensatie was zo overtuigend dat de proefpersonen zelfs de vorm van de randen konden afstemmen op afbeeldingen ervan, zoals een zaagtand of een bult met een spitse piek.
Robles-De-La-Torre gelooft dat deze illusie ontstaat door een wisselwerking tussen verschillende soorten zintuiglijke informatie. In het bijzonder, wanneer we objecten onderzoeken die kleine details bevatten, is de krachtinformatie belangrijker dan proprioceptie, de sensorische informatie die van onze spieren en huid komt om ons lichaam te vertellen hoe ver een vinger of ledemaat is bewogen. Als gevolg hiervan kunnen we het gevoel hebben dat onze vinger daadwerkelijk beweegt terwijl hij langs een van deze scherpe randen rijdt, als ze niet te groot zijn, zegt hij.
Queen's O'Modhrain zegt dat er veel werk is verzet bij het weergeven van grote geometrische vormen met behulp van forcefeedback, of fijnkorrelige oppervlakken met behulp van vibrerende huidactuatoren. Maar ze zegt dat dit recente werk aantoont dat het mogelijk moet zijn om oppervlakken die tussen deze twee uitersten liggen te maken zonder druk op de huid uit te oefenen.
Het is misschien zelfs mogelijk om het gevoel van pijn te simuleren dat gepaard kan gaan met een scherp voorwerp, zegt Robles-De-La-Torre, omdat de korte puls van zijwaartse kracht die het scherptegevoel stimuleert, ook huidreceptoren kan stimuleren die normaal met pijn worden geassocieerd. Maar om deze hypothese te bewijzen, zijn meer tests nodig. Pijn is een complex fenomeen, zegt hij.