Die Chirurgie betritt die Welt der virtuellen Realität
Trotz der offensichtlichen Bedeutung haptischer Merkmale im täglichen Leben entziehen sich der Tastsinn und haptische Displays für Telemanipulation, virtuelle Realität und Mensch-Computer-Schnittstellen (Human-Computer Interfaces, HCIs) im Allgemeinen bisher der Forschergemeinde. Die Kombination sensorischer Daten wie Hören, Fühlen und sogar Riechen könnte zu einer fortschrittlichen, realistischen und intuitiven Benutzeroberfläche führen, dennoch verlassen sich derzeitige Systeme stark auf visuelle Rückmeldungen. Ziel des europäischen MULTISENSE-Projektes war die Kombination verschiedener sensorischer Geräte zu einer einzigartigen virtuellen Umgebung für die orthopädische Chirurgie. Insbesondere für die haptische Modalität wurde an der University of Salford Hardware und Software entwickelt, um effiziente haptische Rückmeldungen zu ermöglichen, die die Entwicklung innovativer medizinischer Anwendungen verbessern. Es wurden benutzerdefinierte medizinische Szenarien bestimmt, bei denen haptische Rückmeldungen bei der Positionierung und Orientierung künstlicher Implantate am hilfreichsten sind. Weiterhin wurden die haptischen Anforderungen dieser Anwendungen definiert. Insbesondere wurde im Rahmen der Forschungsarbeiten nach einer Lösung für die Einschränkungen bei der Implementierung eines tragbaren haptischen Displays durch Größe und Gewicht derzeitiger Aktuatoren gesucht. Elektrostatische und piezoelektrische Aktuatoren ermöglichen zwar kompaktere Designs, doch ihnen fehlt die für eine realistische haptische Erfahrung erforderliche Kraft, zudem erfordern sie eine schwere und komplizierte Spannungsversorgung. Deshalb wurden 16 Miniatur-Gleichstrommotoren eingesetzt, die Zugkräfte bis 4,73N auf die federgespannten Stifte des haptischen Displays in Form einer Stiftmatrix übertragen. Die Motorkräfte werden mithilfe in Teflonhüllen laufender Nylonsehnen auf die Stifte übertragen. Dies ermöglicht kleine Komponenten des haptischen Displays, die an den Fingerspitzen angebracht werden können. Die Motoren des Antriebspakets werden von einem Batteriestack versorgt, der das Gewicht des tragbaren Geräts um 100g auf insgesamt 275g erhöht. Erste Testergebnisse haben gezeigt, dass alle Stifte der Matrix um 2,5mm versetzt werden können. Die Bandbreite der Bewegung liegt über 12Hz und ist für die Darstellung von Texturen geeignet. Das haptische Gerät wurde für die multimodalen Anforderungen und die Interaktionsanforderungen medizinischer Vorgehensweisen entwickelt, bei denen Chirurgen verschiedenste sensorische Informationen nutzen.
