Physische Wahrnehmung ohne Berührung: vom Fühlen bis zum "sich richtig anfühlen"
Das EU-finanzierte Projekt UTOUCH entwickelte die Voraussetzungen für Ultraschall-Lautsprecher, die eine fühlbare, aber nicht sichtbare Kraftwirkung im Raum ausüben. Diese kann von menschlicher Haut noch in bis zu einem Meter Abstand wahrgenommen werden. Die Technologie kann Gestensteuerungen ergänzen, etwa die Handwischerkennung für Steuerungsfunktionen, mit der der Nutzer seine Auswahl bestätigt. Da mit der Technologie unsichtbare Knöpfe, Wählscheiben und Schieberegler generiert und nach Bedarf erfühlt werden können, und sichtbare Schnittstellen für das Tracking der Hand vorhanden, sind die Anwendungsmöglichkeiten quasi unbegrenzt. Das Team stellte einiges davon auf der diesjährigen Messe für Verbraucherelektronik in Las Vegas vor: etwa automatische Gestensteuerung, Steuerung von Haushaltsgeräten, einen holographischen Geldautomaten oder auch Verkehrsschnittstellen für besseren Zugang (z. B. für Sehbehinderte). Intuitive und einfache Technologie mit komplexen mathematischen Algorithmen Die Technologie - Resultat eines PhD-Projekts von Tom Carter, Technischem Leiter von http://www.ultrahaptics.com/ (Ultraphaptics) - wird von Steve Cliffe, Projektkoordinator von UTOUCH und CEO von Ultrahaptics, so erklärt: "Wir arbeiten mit 40 KHz- Ultraschallwandlern, wie sie u.a. bei Parksensoren und an vielen anderen Orten zum Einsatz kommen. Basierend auf den X- und Y-Koordinaten für den Zielbereich werden die Wandler so ausgerichtet, dass der Schall mit hohem Druck an die richtige Stelle projiziert werden kann." Kameras mit Bewegungssensoren arbeiten mit dem Gerät zusammen und verfolgen kontinuierlich Position und Aktivität der Hand. Wenn bekannt ist, wo die Hand ist und was sie machen will, teilen Algorithmen dem Gerät mit, welche Art von Empfindung an welchen 3D-Koordinaten erzeugt werden soll. Schallwellen und Vibrationen werden dann so optimiert, dass die Hand eine Kraft spürt und die gewünschte Empfindung und Oberflächenbeschaffenheit erzeugt wird. Um die Technologie marktfähig zu machen, benötigt der Kunde jedoch eine Integrationsunterstützung für das Gerät, und so entwickelte die Forschergruppe den Dev-Kit. Die Support-Tools bestehen aus Entwicklungsplatinen und Software mit eingebetteten Ultrahaptics-Systemen, mit der KMU ihre eigenen Anwendungen programmieren können, ohne das Ultrahaptics-Evaluierungsprogramm durchlaufen zu müssen. Cliffe rekapituliert: "Mit EU-Fördermitteln konnten wir den kommerziellen Wert aufzeigen, was eine wesentliche Voraussetzung für weitere Investitionen ist." Völlig neue Schnittstellen Das Team eruierte eine Reihe von Anwendungen. Für die Autoindustrie etwa können haptische Aspekte im Raum in Kombination mit Gestenerkennung für die Innenraumsteuerung die Sicherheit erhöhen, während der Fahrer sich auf die Straße konzentriert. Die reaktionsfähige Technologie verstärkt und bestätigt die Auswahl der Steuerung. Nicht sichtbare Bedienelemente, die Rückmeldungen für Benutzerschnittstellen geben, ohne dass ein physisches Display berührt werden muss, bieten weitere Vorteile bei der Sicherheit. Zum Beispiel kann es auf Oberflächen und Geräten in Krankenhäusern und Ambulanzen die Übertragung von Krankheitserregern reduzieren. Da sogar chirurgische Handschuhe getragen werden können, könnte der Zeitaufwand beim Reinigen der Geräte unter der Operation reduziert werden. Das gleiche Prinzip hinsichtlich Hygiene und reduzierten Wartungsaufwands gilt auch für öffentliche Räume wie Steuerungen von Aufzügen. Die Technologie kann schließlich auch auf Smart Homes und künftige Arbeitsbereiche erweitert werden, in denen Heizung, Musik, Licht und neueste Komponenten von Arbeitsstationen über Berührung aktiviert werden (Tastaturen, Mäuse usw.). Dabei werden sie durch Gestensteuerung mit haptischem Feedback ersetzt. Und es gab auch einige überraschende Erfolge mit der Technologie, wie sich Cliffe erinnert: "Markenwerbung ist ein sehr dynamischer Sektor, etwa bei Filmplakaten, denen Menschen durchschnittlich 3,8 Sekunden Aufmerksamkeit widmen. Durch Interaktivität mittels berührungsloser Sensorik wird die Aufmerksamkeitsspanne auf 10 bis 15 Sekunden verlängert und mit Games noch einmal auf bis zu 30 Sekunden." Demonstriert wurde dies auf der CES mit einem Plakat, auf dem eine Zauberkugel Licht ausstrahlt, das von den Besuchern erfühlt werden konnte. Für das Entwicklerteam steht gemischte Realität künftig an erster Stelle. Dabei wirken künstliche Intelligenz, künstliche Realität und virtuelle Realität zusammen, was vor allem für die Spiel- und Unterhaltungsindustrie interessant sein dürfte. Das Team entwickelt derzeit Oberflächenvarianten und untersucht, wie sich Schwingungen verändern lassen, um Weichheit und Rauheit variabel darzustellen. Cliffe fasst zusammen: "Die Technologie wird überall Einzug halten. Sie wird viele Geräte und Prozesse ersetzen, die Sicherheit erhöhen, die Zugänglichkeit – z. B. für Blinde – verbessern und einzigartige, immersive und bereichernde Alltagserfahrungen ermöglichen."
Schlüsselbegriffe
UTOUCH, Ultraschall, berührungsloses Fühlen, Haptik, unsichtbar, Bewegungssteuerung, Tasten, taktiles Feedback, Bewegungssensor, 3D, Schnittstellen
