Wat is haptiek? Definitie en toepassingen

De term haptisch is afgeleid van het Griekse woord "haptikos", wat tastzin betekent. De tastzin kan worden onderverdeeld in actief en passief. Haptiek wordt meestal geassocieerd met actieve aanraking om te communiceren of items te herkennen.

Het kan verwijzen naar elke vorm van interactie met aanraking. Bijvoorbeeld –

• Op het gebied van non-verbale communicatie verwijst haptiek naar de manieren waarop dieren en mensen communiceren en interageren via de tastzin.
• In termen van perceptie betekent haptisch letterlijk het vermogen 'iets te begrijpen'.
• In technologie verwijst haptiek naar het creëren van een aanrakingservaring door krachten, bewegingen of trillingen op de gebruiker uit te oefenen.

In dit artikel hebben we ons gericht op de technologische aspecten van haptiek, inclusief de geschiedenis, implementatie en toepassingen ervan. Laten we beginnen met de basis:wat is haptiek eigenlijk?

Definitie: Haptiek is de wetenschap van het toepassen van tactiele sensatie en controle op menselijke interactie met computertoepassingen. Een haptisch apparaat omvat fysiek contact tussen een gebruiker en een computer via een invoer-uitvoerapparaat, zoals gamecontrollers en joysticks.

Hoe wordt haptiek geïmplementeerd?

Haptische technologie kan op twee manieren worden geïmplementeerd:vibratie en forcefeedback

1. Trilling: De meeste elektronische apparaten bieden haptische feedback via trillingen. De trilling wordt meestal opgewekt door een elektromotor die bestaat uit een ongebalanceerde massa op de aandrijfas. Wanneer de as roteert, draait deze de onregelmatige massa rond, waardoor het aangesloten apparaat gaat trillen.

Moderne apparaten, zoals iPhones en MacBooks, gebruiken trillingen om haptische feedback te geven. In plaats van elektromotoren gebruiken ze echter een magnetische spreekspoel om trillingen te genereren. De massa beweegt op een wederkerige manier, wat kortere responstijden en nauwkeurige haptische beelden oplevert.

2. Feedback forceren: Veel apparaten gebruiken motoren om de beweging te regelen van objecten die door een gebruiker worden vastgehouden. Rijhulpsystemen en racevideogames zijn de beste voorbeelden van dergelijke apparaten. Ze draaien aan het stuur en duwen het gaspedaal of de rem in om de krachten te simuleren die worden ervaren bij het besturen van een echt voertuig.

Toepassingen

De vroegste versies van haptische technologie werden voor het eerst gebruikt in grote vliegtuigen met foutgevoelige negatieve feedbacksystemen. Ze werden gebruikt om te waarschuwen voor gevaarlijke vluchtomstandigheden, zodat operators de onzichtbare barrières kunnen 'voelen' en omzeilen.

Een Aura Interactor force feedback vest | Afbeelding tegoed:Wikimedia 

In het begin van de jaren zeventig werd het eerste tactiele communicatiesysteem ontwikkeld bij Bell Telephone Lab. Twee decennia later werden draagbare apparaten en systemen met geforceerde feedback ontwikkeld met persoonlijke haptische interfacemechanismen.

Tegenwoordig heeft haptische technologie tientallen toepassingen, variërend van robotica en medicijnen tot virtual reality.

1. Desktops en mobiele apparaten

Taptische engine ingebed in een iPhone | Afbeelding tegoed:iFixit

Apple introduceerde het tactiele touchpad-ontwerp in de MacBook-serie. In 2015 integreerde het bedrijf ‘Force Touch’-trackpads in alle MacBooks, die klikken simuleren met een Taptic Engine. Deze Force Touch-technologie maakt gebruik van druksensoren om een ​​andere invoermethode toe te voegen aan Apple-apparaten.

De meeste smartphones gebruiken tactiele haptische feedback om gebruikers een aanraking te laten weten is geaccepteerd. Sommige apparaten gebruiken oppervlakte-haptische technologie die haptische effecten creëert op touchscreens en andere fysieke oppervlakken.

Bovendien bieden tactiele weergaveapparaten grafische en tekstinformatie met behulp van de tastzin. Ze zijn ongelooflijk behulpzaam bij het helpen van dove of blinde mensen.

2. Videogames

Xbox One-controller met Impulse Trigger-technologie 

Arcadespellen, zoals Fonz , begon halverwege de jaren zeventig haptische feedback te gebruiken. Tegen het einde van de 20e eeuw waren haptische apparaten zoals joysticks, gamecontrollers en stuurwielen gemeengoed geworden.

Tegenwoordig worden verschillende joysticks en consolecontrollers geleverd met ingebouwde feedbackapparaten, waaronder Microsft's Impulse Trigger-technologie en Sony's DualShock-technologie.

In 2018 onthulde Razer een draadloze headset genaamd de Nari Ultimate met een paar haptische drivers met een brede frequentie. Sony overweegt ook om de weerstand van de triggerbedieningen op te nemen om nauwkeurigere haptische feedback in PlayStation 5-controllers mogelijk te maken.

3. Automotive en luchtvaart

Haptische feedbacktechnologie is ook geïntegreerd in grote touchscreen-bedieningspanelen die in de dashboards van voertuigen zijn aangebracht. Het verhoogt de veiligheid door bevestiging van aanraakcommando's, zodat de bestuurder zijn ogen niet van de weg hoeft te halen.

Het biedt ook aanvullende haptische informatie, zoals een waarschuwingstrillingspatroon bij het overschrijden van de snelheidslimiet.

De luchtvaartindustrie heeft ook haptische technologie gebruikt om te communiceren hoe manoeuvreerbaarheid wordt beïnvloed door de grenzen van de vluchtomhulling. Haptische systemen gebruiken feedback over kracht en stijfheid om het risico te verkleinen dat piloten in onveilige toestanden van vluchten terechtkomen, zoals stalling, te hoge snelheid of overmatige belastingsfactoren.

4. Robotica

De nieuwe robotbesturingstechnologie genaamd haptics wordt ontwikkeld om complexe taken via telepresence uit te voeren. Met chirurgische robots kunnen artsen bijvoorbeeld opereren vanuit de andere kant van het woord, of items manipuleren die te klein/strak zijn voor hun handen.

Verschillende onderzoeken hebben aangetoond dat het integreren van haptische feedback in de besturing van robots de nauwkeurigheid verbetert en weefselbeschadiging vermindert. Het kan artsen ook in staat stellen te trainen op patiënten die alleen in virtual reality bestaan, terwijl ze het gevoel krijgen van echt snijden en hechten.

Dit soort robots zou ook nuttig zijn in verschillende situaties, zoals het redden van mensen bij rampen, het onschadelijk maken van bommen of het repareren van ruimtevaartuiginstrumenten zonder zich voor te bereiden op een ruimtewandeling.

Onderzoekers zijn erin geslaagd een haptische handschoen te ontwikkelen met 120 microfluïdische actuatoren die tegen de huid van een gebruiker duwen op dezelfde manier als een reach-object zou doen. Wanneer het op de geavanceerde antropomorfe robothand is gemonteerd, kan het alles voelen wat de vingertoppen van een persoon kunnen voelen, inclusief temperatuur, kracht en trillingen.

Lees:15 verschillende soorten robots | Uitgelegd

5. Geneeskunde

Haptiek van de hele hand | Credit:Centrum voor beeldanalyse 

In de medische wereld worden haptische interfaces gebruikt voor training van invasieve procedures, zoals interventionele radiologie en laparoscopie, en voor het opleiden van tandheelkundige studenten.

Het Centrum voor Beeldanalyse werkt al meer dan tien jaar op dit gebied:zij hebben het HASP-systeem ontwikkeld dat stereovisualisatie combineert met high-fidelity haptische feedback om preoperatieve tests voor het herstellen van botfragmenten mogelijk te maken.

Ze hebben ook een flexibele haptische beeldhouwtool ontworpen, een haptische uitlijningstool voor visuele montage en de hele hand haptiek met echte 3D-weergaven.

6. Virtuele realiteit (VR)

Het haptische jasje van NeoSensory

Virtual Reality haptics-technologie biedt een extra dimensie aan de kunstmatige wereld door gebruikers de virtuele omgeving te laten voelen via de tastzin, naast de audiovisuele waarneming.

Veel bedrijven komen met intrigerende haptische producten, zoals torso of haptische pakken voor het hele lichaam, om een ​​echt meeslepende ervaring te bieden.

Disney heeft bijvoorbeeld een Force Jacket gemaakt dat fysieke ervaringen simuleert voor mensen die het dragen. Het is een softwaregestuurde 5 pond-vijzel met een klepsysteem dat 26 luchtcompartimenten opblaast en laat leeglopen. De jacked is ontworpen voor gebruik in de gaming- en entertainmentindustrie.

Een ander bedrijf genaamd NeoSensory ontwikkelt een haptisch jack waarmee de drager de muur kan voelen die ze hebben geschaafd, de aanraking van een andere avatar, een knuffel, regendruppels, geweerschoten en zelfs explosies.

Lezen:18 beste augmented reality-apps (AR)

Al met al beperkt de toekomst van haptische technologie zich niet tot teleoperaties en simulatoren. In plaats daarvan is het geïntegreerd in de hele menselijke ervaring. Hierdoor kunnen steeds meer mensen dingen ervaren die ze anders nooit zouden hebben gehad.