Nosivi haptički uređaji, koji pružaju povratne informacije zasnovane na dodiru, mogu pružiti realnije iskustvo u virtuelnoj stvarnosti, pomoći u rehabilitaciji i stvoriti nove mogućnosti za tihu komunikaciju. Trenutno se većina ovih uređaja oslanja na vibracije, jer haptika zasnovana na pritisku obično zahteva od korisnika da nose krute egzoskelete ili druge glomazne strukture.
Sada su istraživači u Stanford Engineeringu dizajnirali udoban, fleksibilan pleteni rukav, nazvan Haptiknit, koji može pružiti realističnu povratnu informaciju zasnovanu na pritisku. Njihov dizajn, objavljen 18. decembra u časopisu Science Robotics, pokazuje da pritisak može biti efikasniji od vibracija za neke aplikacije i predstavlja prvi korak ka novoj kategoriji haptičkih uređaja.
„Ovakav uređaj otvara mnogo novih mogućnosti za korisničke interfejse — kako doživljavamo virtuelna okruženja, kako doživljavamo komunikaciju na daljinu“, rekla je Allison Okamura, Richard V. Veiland profesor inženjerstva na Stanfordu i stariji autor rada. „Mnogo je lakši, nosiviji i udobniji.“
Okamura i njene kolege dizajnirale su pneumatski sistem na baterije sa aktuatorima pritiska koji su u suštini bili mali vrećice na naduvavanje koje su se mogle brzo napuniti vazduhom. Ali im je bio potreban način da drže te kese uz kožu bez upotrebe nezgrapnog egzoskeleta.
„Ako stavite vazduh u balon pored svoje kože, ali ga ne učvrstite tamo, on će se proširiti u svim pravcima“, rekla je Cosima du Paskuier, postdoktorski istraživač na Stanfordu i prvi autor rada. „Protraćićete većinu inflacionog potencijala.
Du Paskuier, koji izrađuje odeću iz hobija, shvatio je da bi pletena tkanina mogla da sadrži odgovor. Istraživači su dizajnirali mekani tekstil koji bi u nekim oblastima bio krut – stvarajući nefleksibilnu podlogu da drži aktuatore pritiska na koži – i fleksibilan tamo gde je to potrebno da omogući kretanje i udobnost.
Radili su sa timom u MIT-ovoj laboratoriji Soft Assembli Lab na proizvodnji prototipa Haptiknit rukava na mašini za pletenje, sa prostorom za osam pokretača raspoređenih u dva reda.
Većina rukava je bila ispletena od najlona i pamuka, ali oblasti koje podržavaju svaki aktuator su takođe uključivale termoplastično vlakno. Kada je pletenje završeno, istraživači su koristili toplotu da bi rastopili termoplastična vlakna i izazvali njihovo očvršćavanje, učvršćujući ta područja.
„Izazov u oblasti meke robotike je kako spojiti nešto tvrdo i nešto meko – oni imaju tendenciju da se rasloje“, rekao je Okamura. „Ali stavljanje ovih vlakana u pletenje čini potpuno besprekoran prelaz od delova koji su tvrdi do delova koji su mekani, jer je to jedna neprekidna tkanina.
Istraživači su testirali Haptiknit prototip sa 32 korisnika. Otkrili su da ljudi mogu preciznije da razaznaju lokaciju pojedinačnih dodira iz aktuatora pritiska nego iz slično raspoređenog vibracionog uređaja.
Okamura i njene kolege su takođe pokušale da naduvaju aktuatore uzastopno pri različitim brzinama kako bi pokušali da stvore osećaj prijatnog udara, za razliku od diskretnih dodira (ili potencijalno neprijatnog osećaja pauka koji puzi uz ruku).
Uopšteno govoreći, učesnici su otkrili brže, više preklapanja udubljenja koja su oponašala osećaj neprekidnog udara – suprotno od onoga što su istraživači pronašli za vibraciju.
Treći test je bio da se vidi da li učesnici mogu da prepoznaju šest emocija – pažnja, zahvalnost, sreća, smirenje, ljubav i tuga – prenesenih putem signala pritiska. Istraživači su koristili obrasce dodira ustanovljene u prethodnim istraživanjima i otkrili da su učesnici generalno tačno pogađali sa većom stopom od šanse, iako su gestovi za „smirivanje“ i „ljubav“ bili lako pomešani.
Sve u svemu, učesnici su otkrili da su Haptiknit senzacije podjednako ili prijatnije od onih izazvanih vibracijama. Takođe su opisali prototip navlake kao udoban i lak za upotrebu, što obećava za dugotrajniju upotrebu.
„Ono što je bilo posebno interesantno je da postoji korelacija između toga da li je neko ranije probao haptički uređaj i koliko je visoko ocenio udobnost našeg rukava“, rekao je du Paskjer. „U suštini, da su isprobali druge haptičke uređaje, postigli su naše rukave mnogo više.“
Sa lakšim, udobnijim haptičkim uređajima, istraživači zamišljaju nove mogućnosti za prenošenje informacija dodirom. Haptiknit bi mogao da se koristi za pomoć u navigaciji, vojnoj komunikaciji, pa čak i obuci pasa, rekao je du Paskjer.
Okamura, du Paskuier i njihove kolege rade na usavršavanju i optimizaciji svojih obrazaca pletenja, kao i na stvaranju uređaja većih razmera – možda čak i kompletnog odela – za interakcije u virtuelnoj stvarnosti. Takođe se nadaju da će ovaj rad ugraditi u pomoćne uređaje koji mogu pomoći ljudima da se kreću ili pomognu u rehabilitaciji.
„Ovo možemo koristiti da počnemo da testiramo kako ljudi zapravo tumače i reaguju na ovu vrstu haptičkih informacija“, rekao je Okamura.
„Bilo da je svrha zabava, komunikacija, obuka ili fizička pomoć, ovo zaista dovodi ove uređaje za nošenje prema stvarima koje bi ljudi zaista želeli da koriste u svom svakodnevnom životu.“
