Ultralette handsker lader brugere røre ved virtuelle objekter

Forskere fra EPFL og ETH Zürich har udviklet en ultralet handske – der vejer mindre end 8 gram pr. finger – som gør det muligt for brugere at føle og manipulere virtuelle objekter. Deres system giver ekstremt realistisk haptisk feedback og kan køre på et batteri, giver mulighed for uovertruffen bevægelsesfrihed.

Ingeniører og softwareudviklere over hele verden søger at skabe teknologi, der lader brugere røre ved, gribe og manipulere virtuelle objekter, mens de føler, at de faktisk rører ved noget i den virkelige verden.

Forskere ved EPFL og ETH Zürich har netop taget et stort skridt mod dette mål med deres nye haptiske handske, som ikke kun er let – under 8 gram pr. finger – men også giver feedback, der er ekstremt realistisk. Handsken er i stand til at generere op til 40 Newtons holdekraft på hver finger med kun 200 Volt og kun et par milliWatt effekt. Den har også potentialet til at køre på et meget lille batteri. At, sammen med handskens lave formfaktor (kun 2 mm tyk), udmønter sig i et hidtil uset niveau af præcision og bevægelsesfrihed.

"Vi ønskede at udvikle en letvægtsenhed, der – i modsætning til eksisterende virtual reality-handsker – ikke kræver et omfangsrigt eksoskelet, pumper eller meget tykke kabler, " siger Herbert Shea, leder af EPFL's Soft Transducers Laboratory (LMTS).

Forskerhandsken, kaldet DextrES, er blevet testet med succes på frivillige i Zürich og vil blive præsenteret på det kommende ACM Symposium on User Interface Software and Technology (UIST).

Stof, metallister og el

DextrES er lavet af nylon med tynde elastiske metalstrimler, der løber over fingrene. Strimlerne er adskilt af en tynd isolator. Når brugerens fingre kommer i kontakt med et virtuelt objekt, controlleren anvender en spændingsforskel mellem metalstrimlerne, hvilket får dem til at klæbe sammen via elektrostatisk tiltrækning – dette producerer en bremsekraft, der blokerer fingerens eller tommelfingerens bevægelse. Når spændingen er fjernet, metalstrimlerne glider glat, og brugeren kan igen bevæge fingrene frit.

Narre din hjerne

For nu er handsken drevet af et meget tyndt elektrisk kabel, men takket være den lave spænding og effekt, der kræves, et meget lille batteri kunne efterhånden bruges i stedet for. "Systemets lave strømbehov skyldes, at det ikke skaber en bevægelse, men blokerer en", forklarer Shea. Forskerne skal også udføre test for at se, hvor tæt de skal simulere virkelige forhold for at give brugerne en realistisk oplevelse. "Det menneskelige sansesystem er højt udviklet og meget komplekst. Vi har mange forskellige slags receptorer med en meget høj tæthed i leddene i vores fingre og indlejret i huden. Som følge heraf, at give realistisk feedback ved interaktion med virtuelle objekter er et meget krævende problem og er i øjeblikket uløst. Vores arbejde går et skridt i denne retning, med særligt fokus på kinæstetisk feedback, " siger Otmar Hilliges, leder af Advanced Interactive Technologies Lab ved ETH Zürich.

I dette fælles forskningsprojekt hardwaren blev udviklet af EPFL på dets Microcity campus i Neuchâtel, og virtual reality-systemet blev skabt af ETH Zürich, som også udførte brugertestene.

"Vores partnerskab med EPFL-laboratoriet er et meget godt match. Det giver os mulighed for at tackle nogle af de mangeårige udfordringer inden for virtual reality i et tempo og en dybde, som ellers ikke ville være muligt, " tilføjer Hilliges.

Det næste trin vil være at skalere enheden op og anvende den på andre dele af kroppen ved hjælp af ledende stof. "Gamere er i øjeblikket det største marked, men der er mange andre potentielle anvendelser – især inden for sundhedsvæsenet, såsom til uddannelse af kirurger. Teknologien kan også anvendes i augmented reality, " siger Shea.