Auf dem Weg zu hochauflösender Telepräsenz
Technische Innovationen, die Aufnahmen mit hoher Wiedergabetreue und Synthese natürlicher Signale für die Stimulation des menschlichen Wahrnehmungssystems ermöglichen, haben die moderne Lebensweise verändert. Das Gefühl der vollständigen Anwesenheit in einer virtuellen Ergebung erfordert jedoch zusätzlich zu visuellen und auditorischen Informationen haptische und kinästhetische Rückmeldungen. Noch wichtiger ist, dass haptische Interaktion die menschliche haptische Wahrnehmung bei modernen Telemanipulationssystemen verbessern kann. Im Rahmen des TOUCH-HAPSYS-Projektes wurden die Grenzen vorhandener Technologien deutlich erweitert, um Mensch-Maschine-Schnittstellen (HCIs) über die Funktion reiner Multimediaanwendungen hinaus zu entwickeln Nicht-mechanische physikalische Grundlagen wie magnetische und elektrische Felder sowie neue, mechanisch aktive Materialien wie Polymer-Gel, künstliche Muskeln und biomolekulare Aktuatoren wurden für die Krafterzeugung untersucht. Die Forschungsarbeiten der Projektpartner unter Leitung der Technischen Universität München haben zur Entwicklung eines leistungsfähigen kinästhetischen Hand/Arm-Displays mit Force-Feedback zur Hand des Bedieners geführt. Die hyper-redundante Gelenkkonstruktion des ViSHaRD10 (Virtual Scenario Haptic Rendering Device mit 10 Freiheitsgraden) ermöglicht einen großen Arbeitsbereich und eine hohe Nutzlast, ausreichend für die Montage eines zusätzlichen haptischen Displays. Da der Einfluss tangentialer Kräfte auf die Fingerspitzen bei der haptischen Erkennung von Objekten eine wichtige Rolle spielt, wurde am ViSHaRD10 ein neuartiges kugelbasiertes Slip Friction-Display montiert. Um an den Fingerspitzen die separate Stimulation tangential zur Oberfläche der menschlichen Haut zu ermöglichen, wurde das ViSHaRD10 zudem mit einem haptischen Shear Force-Display verbunden. Für Merkmale in kleineren Maßstäben wie beispielsweise einer spitzen Endform oder der Textur von Objekten, die nicht allein durch kinästhetische Kraftrückmeldung zu vermitteln sind, können haptische Informationen über eine Matrix geschichteter Piezoaktuatoren übertragen werden. Die modulare Integration eines kinästhetischen Displays und verschiedener haptischer Displays in einer seriellen Konfiguration bietet eine vielseitige Versuchsanordnung für die Verbesserung des derzeitigen Verständnisses der haptischen Modalität der menschlichen Wahrnehmung. Neben den vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten in den Bereichen Telepräsenz und virtuelle Realität (VR) stellen die integrierten haptischen Geräte ein robustes Tool für die Untersuchung der psychophysikalischen Basis haptischer und kinästhetischer menschlicher Wahrnehmung dar.
