Haptische Wearables rücken in greifbare Nähe

Ein an der Northwestern University im US-Bundesstaat Illinois entwickeltes tragbares Gerät, ein sogenanntes Wearable, soll haptische Erlebnisse ermöglichen und damit virtuelle Realitäten fühlbar machen. Das könnte etwa den Online-Handel revolutionieren.

Ganz so neu ist die Idee nicht: Der Schweizer Peripheriehersteller Logitech hat Anfang des neuen Jahrtausends schon eine Computermaus angekündigt, die für den Stoffhandel etwa Texturen erlebbar machen sollte. Allerdings war das versprochene haptische Erlebnis auf Schwingungen und Vibrationen beschränkt.

Wie das Wissenschaftsjournal Science und t3n berichten, haben Forschende der Northwestern University in Illinois ein neues Wearable präsentiert, das über Vibrationen hinausgeht und „die Haut nicht nur anstupsen, sondern auch schieben, ziehen, verdrehen und gleiten lassen kann“.

Herzstück des tragbaren Gerätes in Form eines Armbandes mit einer Art Fühler daran ist ein darin befindlicher sogenannter „Full-Motion Actuator“. Aktoren sind als Bewegungsgeber praktisch das Gegenstück zu Sensoren. Full-Motion oder Freedom-of-Motion (FOM) Actuators kennt man von bestimmten Computer- oder Konsolenspielen.

Das Wearable zieht und kneift

Anders als herkömmliche Systeme soll der winzig kleine Aktuator Kräfte in jeder Richtung ausüben können. „Fast alle haptischen Aktoren stoßen nur an die Haut“, zitiert t3n John A. Rogers, der die Entwicklung leitet und als ein Pionier im Bereich der Bioelektronik gilt, aus einer Pressemitteilung. „Aber die Haut ist empfänglich für viel komplexere Berührungssinne. Wir wollten ein Gerät entwickeln, das Kräfte in jeder Richtung ausüben kann“, erklärte er weiter.

Der nur wenige Millimeter große Aktuator besteht aus einem Magneten, der sich bei anliegendem Strom von ihm umschlossenen Drahtspulen sehr präzise Bewegungen ausüben und so auch komplexe Empfindungen wie Kneifen, Dehnen und Klopfen simulieren kann.

An der Entwicklung waren neben Rogers auch Yonggang Huang und der als Haptik-Pionier bezeichnete J. Edward Colgate beteiligt. Eine der großen Herausforderungen war dem Vernehmen nach nicht nur die Mechanik, sondern die Optimierung.

Entscheidend dabei waren ein sehr kompaktes Design mit hoher Kraftausbeute zu vereinen, wie Huang sagte, der die theoretische Modellierung leitete. Wichtig war dabei, dass jeder Bewegungsmodus seine maximale Kraft entfalten kann, ohne dass dabei unerwünschte Nebeneffekte auftreten.

Übertragbares Seidengefühl

Eine andere Herausforderung war es, eine besonders energieeffiziente, wiederaufladbare Minibatterie in das Wearable einzubauen, die genügend Leistung haben sollte, um auch Bluetooth-Verbindungen mit Smartphone- oder VR-Headsets zu unterstützen.

Ein Beschleunigungssensor soll dem Gerät zusätzliche Intelligenz verleihen und erkennt zum Beispiel, ob die Handfläche nach oben oder nach unten zeigt. Außerdem kann er auch Bewegungen und Geschwindigkeiten verfolgen, was weitere faszinierende Möglichkeiten bietet.

„Wenn man mit dem Finger über ein Stück Seide streicht, hat es weniger Reibung und gleitet schneller, als wenn man Cordsamt oder Sackleinen berührt“, erklärte Rogers und fügte hinzu: „Man kann sich vorstellen, dass man Kleidung oder Stoffe online kauft und die Textur fühlen möchte.“ Und damit schließt sich praktisch der einst von Logitech eröffnete Kreis.

Quelle Titelbild: Pexels / Fabian Albert