Met een virtual reality-headset kun je andere werelden zien en horen, maar tot nu toe kun je ze niet aanraken. Dat kan veranderen met een nieuw prototype kinesthetische handschoen gebouwd door onderzoekers van de Universiteit van Californië, San Diego.
gerelateerde inhoud
- Neem een virtuele reis naar het internationale ruimtestation
- Het aanraakgebied in kaart brengen
Kinesthetic is het woord voor feedback van een systeem dat is ontworpen om informatie over te dragen via het gevoel ergens tegen te drukken. Het is een subset van het veld van haptiek, dat erop gericht is mensen te helpen de wereld te begrijpen door middel van tastzin.
Een handschoen als deze, die technieken gebruikt die zijn geleend van zachte robotica om de vingers van een gebruiker terug te duwen en het gevoel van aanraking te simuleren, zou belangrijk kunnen zijn in toekomstige verkenning van virtuele ruimte, het toevoegen van meer sensatie, en dus meer realiteit, aan virtual reality. De makers zeggen dat het zou kunnen uitgroeien tot een nieuwe controller voor virtuele games of zelfs medische apparaten.
"Als mensen aan haptiek denken, denken ze meestal aan een rumble pad of trillende controller, zoals wanneer je telefoon trilt, waardoor je op een heel eenvoudige manier tactiele feedback kunt krijgen ... er is geen directionele component aan", zegt Jurgen Schulze, een adjunct hoogleraar computerwetenschappen aan UCSD, gespecialiseerd in virtual reality en die heeft meegeholpen het prototype te ontwikkelen. “Met de handschoen kun je in theorie objecten maken die je grijpt en in je hand draagt, ze laten voelen alsof ze er zijn. Ze zijn nog steeds gewichtloos, maar ze hebben in ieder geval volume ... Het is een stap boven, en een behoorlijk grote, boven alleen trillingsfeedback. "
Het UCSD-team versierde de handschoen met pneumatische "spieren", zoals die worden gevonden in zachte robots. Verspreid over de rug van de hand blazen de met lucht gevulde zakjes op of laten leeglopen om directionele druk op de vingers te geven. De luchtreservoirs zijn bedekt met gevlochten vezels en een pomp regelt het niveau van de inflatie. Het apparaat is vastgemaakt aan een flexibel siliconen exoskelet dat over de rug van de hand kan worden gedragen. Een volgapparaat volgt de beweging van de hand van de gebruiker en de drukfeedback is gebaseerd op zijn aflezing van de positie van de hand.
Trek de handschoen aan, samen met een bril en een koptelefoon, en je krijgt een virtuele piano te zien die je kunt voelen als je de toetsen aanraakt. Wanneer je op een toets drukt, blazen de luchtzakken op, trekken ze terug tegen je vinger en simuleren die aanraking. Volgens testgebruikers was het resultaat "fascinerend", hoewel ze een vertraging in de reactiesnelheid opmerkten.
Momenteel is het werk een prototype en werkt de handschoen alleen met de piano-applicatie en alleen wanneer het volgapparaat beide handen kan "zien". Toekomstige versies, zegt Mike Tolley, een technisch hoogleraar die les geeft aan UCSD over het ontwerpen van systemen met zachte robotica, kunnen geïntegreerde sensoren zijn die positie-informatie uit de handschoen zelf halen, wat de nauwkeurigheid zou vergroten en problemen zou verlichten, zoals wanneer een hand is voor een ander geplaatst.
Tolley en Schulze zien toepassingen in games en virtuele training, maar zien ook potentieel in robotchirurgie. Een van de trucs voor robotondersteunde chirurgie is feedback. Het meest populaire apparaat, de DaVinci, biedt alleen visuele feedback; de chirurg drijft hem aan via twee joysticks, maar vertrouwt op visuele aanwijzingen om te kunnen zien wanneer hij vooruit moet gaan of wanneer hij zich terugtrekt bij druk.
“Als je met DaVinci hebt gespeeld, weet je dat de feedback die je krijgt visueel is, je stereovisie krijgt. En het is best goed, mensen hebben daar veel mee gedaan, zelfs zonder de krachtfeedback ”, zegt Peter Kazanzides, hoogleraar informatica en robotchirurgie aan de Johns Hopkins University, die niet was aangesloten bij het UCSD-project. "Ervaren chirurgen leren hoe ze in essentie de hoeveelheid kracht kunnen inschatten die ze uitoefenen door te kijken hoe strak de hechting is, of hoeveel het weefsel uitrekt."
Dat wil niet zeggen dat haptische feedback zo'n systeem niet zou kunnen verbeteren. Maar Kazanzides wijst op een ander probleem dat eerst moet worden opgelost: de DaVinci heeft geen manier om krachten te voelen.
Om een robot te bouwen die force feedback kan geven aan zijn gebruikers, moet hij de druk kunnen voelen die hij op een oppervlak (of lichaam) uitoefent. Dergelijke sensoren zijn meestal te groot, te duur en niet van medische kwaliteit. Hoewel het moeilijk is om precies te zeggen in welke vorm krachtfeedback kan verschijnen bij robotondersteunde chirurgie, erkent Kazanzides dat het nog steeds nuttig kan zijn.
Voor Tolley, Schulze en de UCSD-groep is de meer onmiddellijke toekomst het potentieel van het apparaat in virtual reality-verkenning en gaming, zoals de oude Nintendo Power Glove, maar met feedback. Hun focus ligt op het krijgen van een realistische reactie van het virtuele toetsenbord. "De uitdaging met virtual reality, vooral voor een werktuigbouwkundig ingenieur, is dat het allemaal draait om het juiste gevoel te krijgen", zegt Tolley.
