Northwestern-ingenieurs onthullen draagbare tactiele sensoren die de huid nabootsen

Northwestern Universiteit, Cook County, IL

Als het om haptische feedback gaat, beperken de meeste technologieën zich tot eenvoudige trillingen. Maar onze huid zit vol met kleine sensoren die druk, trillingen, uitrekking en meer detecteren.

Nu hebben ingenieurs van de Northwestern University een nieuwe technologie onthuld die precieze bewegingen creëert om deze complexe sensaties na te bootsen.

Terwijl het op de huid zit, oefent het compacte, lichtgewicht, draadloze apparaat kracht uit in elke richting om een verscheidenheid aan sensaties te genereren, waaronder trillingen, strekken, druk, glijden en draaien. Het apparaat, beschreven in een onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Science , kan ook sensaties combineren en snel of langzaam werken om een genuanceerder, realistischer tastgevoel te simuleren.

Het apparaat wordt aangedreven door een kleine oplaadbare batterij en maakt via Bluetooth draadloos verbinding met virtual reality-headsets en smartphones. Het is ook klein en efficiënt, zodat het overal op het lichaam kan worden geplaatst, gecombineerd met andere actuatoren in arrays of geïntegreerd in de huidige draagbare elektronica.

De onderzoekers denken dat hun apparaat uiteindelijk de virtuele ervaringen kan verbeteren, mensen met een visuele beperking kan helpen bij het navigeren door hun omgeving, het gevoel van verschillende texturen op platte schermen kan reproduceren voor online winkelen, tactiele feedback kan geven bij bezoeken aan de gezondheidszorg op afstand en zelfs mensen met gehoorproblemen in staat kan stellen muziek te 'voelen'.

“Bijna alle haptische actuatoren prikken eigenlijk gewoon in de huid”, zegt John A. Rogers van Northwestern, die leiding gaf aan het ontwerp van het apparaat. "Maar de huid is ontvankelijk voor veel geavanceerdere tastzintuigen. We wilden een apparaat maken dat krachten in elke richting kan uitoefenen - niet alleen porren, maar ook duwen, draaien en glijden. We hebben een kleine actuator gebouwd die de huid in elke richting en in elke combinatie van richtingen kan duwen. Hiermee kunnen we de complexe sensatie van aanraking op een volledig programmeerbare manier nauwkeurig controleren."

Rogers, een pionier op het gebied van de bio-elektronica, is de Louis A. Simpson en Kimberly Querrey hoogleraar materiaalkunde en techniek, biomedische technologie en neurologische chirurgie, met benoemingen aan de McCormick School of Engineering en de Northwestern University Feinberg School of Medicine. Hij leidt ook het Querrey Simpson Institute for Bioelectronics. Rogers leidde het werk samen met Yonggang Huang van Northwestern, de Jan en Marcia Achenbach hoogleraar werktuigbouwkunde en hoogleraar civiele techniek en milieutechniek bij McCormick. Kyoung-Ho Ha, Jaeyoung Yoo en Shupeng Li van Northwestern zijn de co-eerste auteurs van het onderzoek.

Het onderzoek bouwt voort op eerder werk uit de laboratoria van Rogers en Huang, waarin ze een programmeerbare reeks miniatuur vibrerende actuatoren ontwierpen om een gevoel van aanraking over te brengen.

De afgelopen jaren hebben visuele en auditieve technologieën een explosieve groei doorgemaakt, waardoor ongekende immersie wordt geboden via apparaten als high-fidelity, diep gedetailleerde surround-sound-luidsprekers en volledig meeslepende virtual reality-brillen. Haptische technologieën zijn echter grotendeels op een plateau gebleven. Zelfs de modernste systemen bieden alleen zoemende trillingspatronen.

Deze ontwikkelingskloof komt grotendeels voort uit de buitengewone complexiteit van menselijke aanraking. Bij de tastzin zijn verschillende soorten mechanoreceptoren (of sensoren) betrokken – elk met zijn eigen gevoeligheids- en responskenmerken – die zich op verschillende diepten in de huid bevinden. Wanneer deze mechanoreceptoren worden gestimuleerd, sturen ze signalen naar de hersenen, die worden vertaald als aanraking.

Neem voor meer informatie contact op met Amanda Morris via Dit e-mailadres wordt beschermd tegen spambots. U heeft Javascript nodig om het te kunnen zien.; 847-467-6790.