Ostrze haptyki

Naukowcy znaleźli sposób na oszukanie zmysłów ciała, by myślały, że płaska powierzchnia jest w rzeczywistości ostra lub spiczasta. Ich odkrycia zostaną zaprezentowane w przyszłym miesiącu na Międzynarodowym Sympozjum IEEE na temat Robotów i Komunikacji Interaktywnej Człowieka w Hatfield w Anglii.

Ten nowy interfejs dotykowy wydaje się pokazywać, że można oszukać nasz zmysł dotyku, aby odczuwać bardzo delikatne i szczegółowe odczucia nacisku bez naciskania na skórę. Wirtualna krawędź noża może wnieść dodatkowe poczucie realizmu do dotykowych systemów dotykowych, takich jak te stosowane w symulatorach chirurgicznych.

Celem tej dziedziny technologii dotykowej, często nazywanej haptyką, jest możliwość symulowania dowolnego kształtu, tekstury lub wrażenia, mówi Gabriel Robles-De-La-Torre , neurolog i inżynier komputerowy z Mexico City, który założył Międzynarodowe Towarzystwo Haptyczne i kierował badaniami. Mówi, że to ważny krok w kierunku rozwoju wyświetlaczy dotykowych.

Sile O’Modhrain , ekspert w dziedzinie haptyki z Queen's University w Belfaście w Irlandii Północnej, zgadza się z tym. Mówi, że praca powinna sprawić, że haptyka będzie bardziej realistyczna. Jest to sposób na poprawę percepcyjnej jakości renderowania powierzchni.

Chociaż teoretycznie byłoby możliwe zaprojektowanie maszyny, która mogłaby zmienić swoją rzeczywistą teksturę i kształt, aby symulować szeroki zakres kształtów i tekstur, taki mechanizm byłby niewykonalny i duży. Zamiast tego naukowcy tacy jak Robles-De-La-Torre badali sposoby wykorzystania zdolności naszego systemu sensorycznego do oszukiwania.

To tylko sposób na wykorzystanie ludzkiej percepcji, mówi Vincent Hayward , inżynier elektryk i komputer, który pracuje nad dotykiem na Uniwersytecie McGill w Montrealu. Jest to trochę podobne do iluzji, której doświadczamy, gdy nasze oczy postrzegają szeroką gamę kolorów na ekranie wideo, mimo że obraz składa się tylko z trzech różnokolorowych pikseli, mówi.

W przypadku dotyku iluzja jest tworzona za pomocą przyłożonych sił. Zazwyczaj, gdy ktoś przesuwa palcem po ostrej lub spiczastej krawędzi, na skórę przykładane są zarówno pionowe, jak i boczne siły, mówi Robles-De-La-Torre. Odkrył jednak, że mózg można oszukać, myśląc, że jest szturchany po prostu przez zastosowanie sił bocznych.

Aby stworzyć tę iluzję ostrości, Robles-De-La-Torre, współpracując z Carlo Alberto Avizzano i kolegami z Scuola Superiore Sant'Anna w Pizie we Włoszech, użył dotykowego interfejsu o nazwie GRAB, który składa się z naparstka połączonego z końcem zmotoryzowanego, wysuwanego ramienia. Użytkownik może swobodnie przesuwać naparstek, umieszczając w nim palec wskazujący. Następnie dokładnie sterowane silniki zapewniają sprzężenie zwrotne siły, dzięki czemu ruch naparstka jest hamowany w sposób, który tworzy wirtualne powierzchnie.

Ustawiając system tak, aby badani mogli poruszać tylko palcem wzdłuż jednej osi, od lewej do prawej, naukowcy byli w stanie sprawić, że ludzie poczuli się, jakby przesuwali palcem po różnych ostrych i spiczastych krawędziach, po prostu stosując boczny opór do ich ruch. Wrażenie było tak przekonujące, że badani byli nawet w stanie dopasować kształty krawędzi do ich obrazów, takich jak piła lub garb ze spiczastym czubkiem.

Robles-De-La-Torre uważa, że ​​ta iluzja pojawia się z powodu kompromisu między różnymi rodzajami informacji sensorycznych. W szczególności, gdy badamy obiekty, które zawierają drobne szczegóły, informacje o sile są ważniejsze niż propriocepcja, czyli informacja czuciowa, która pochodzi z naszych mięśni i skóry, aby powiedzieć naszemu ciału, jak daleko przesunął się palec lub kończyna. W rezultacie możemy czuć, że nasz palec faktycznie się porusza, gdy wjeżdża na jedną z tych ostrych krawędzi, jeśli nie są one zbyt duże – mówi.

O’Modhrain z Queen mówi, że włożono wiele pracy w renderowanie dużych kształtów geometrycznych za pomocą sprzężenia zwrotnego siły lub drobnoziarnistych powierzchni za pomocą wibrujących siłowników skóry. Ale mówi, że ta niedawna praca pokazuje, że powinno być możliwe renderowanie powierzchni, które leżą między tymi dwoma skrajnościami, bez konieczności wywierania nacisku na skórę.

Możliwe jest nawet symulowanie uczucia bólu, który może towarzyszyć ostremu przedmiotowi, mówi Robles-De-La-Torre, ponieważ krótki impuls siły bocznej, który stymuluje uczucie ostrości, może również stymulować receptory skóry zwykle związane z bólem. Ale aby udowodnić tę hipotezę, potrzeba więcej testów. Ból to złożone zjawisko, mówi.

ukryć