Neue CUTE-Wearables: Revolution der haptischen Rückmeldung durch elektrohydraulische Innovationen am Max-Planck-Institut

BerlinAm Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme (MPI-IS) in Stuttgart haben Forscher bedeutende Fortschritte im Bereich der tragbaren Technologie erzielt. Unter der Leitung von Katherine J. Kuchenbecker und Christoph Keplinger hat das Team neuartige Methoden zur Schaffung von haptischem Feedback entwickelt, die über die einfachen Vibrationen in den meisten Konsumgütern hinausgehen.

Niedliche Geräte nutzen neuartige hydraulisch verstärkte, selbstheilende elektrohydraulische (HASEL) künstliche Muskeln, um das Spektrum der Berührungsempfindungen zu erweitern. Diese Geräte sind in der Lage, unterschiedliche taktile Erlebnisse zu simulieren, die alltäglichen Berührungen ähneln, wie zum Beispiel:

1. Sanfter Druck auf die Haut
2. Langsame und beruhigende Berührungen
3. Eine Vielzahl von Vibrationen, von niedrigen bis zu hohen Frequenzen

Wechselwirkende Berührungen: Die weiche Aktuatorentechnologie

Durch das Anlegen einer Spannung dehnt sich der weiche Aktuator im Gerät aus. Dadurch kann er den Kontakt mit der Haut herstellen und unterbrechen, vergleichbar mit einem leichten Klopfen auf dem Handgelenk. Nutzer spüren verschiedene Empfindungen, je nach Veränderung der Spannung. Die meisten fanden diese taktilen Signale angenehm, mit Ausnahme von hochfrequenten Vibrationen, die konventionellen Gerätealarmen ähneln.

Vielseitige CUTE-Geräte sind kompakt, leise und energieeffizient. Sie bleiben während des Gebrauchs kühl, was es ermöglicht, sie über längere Zeit komfortabel zu tragen.

Der Durchbruch hat weitreichende Anwendungsmöglichkeiten. CUTE-Geräte könnten die Erfahrung in der erweiterten oder virtuellen Realität erheblich verbessern, indem sie physisches Feedback bieten, das Audio- und visuelle Effekte ergänzt. Sie könnten auch in unterstützenden Technologien eingesetzt werden und durch taktile Signale Orientierung geben. Die erzeugten Empfindungen können von beruhigend und entspannend bis hin zu warnend und aufregend variieren, was sie in vielen Situationen mit einem Bedarf an nuancierter Kommunikation nützlich macht.

Natalia Sanchez, Doktorandin am MPI-IS und Erstautorin der Studie, plant, die Geräte weiterzuentwickeln, damit sie auf größeren Körperflächen angewendet werden können. Dies könnte die Bandbreite und Vielseitigkeit der Berührungsempfindungen verbessern. Diese Fortschritte versprechen großes Potenzial für zukünftige tragbare Technologien in verschiedenen Bereichen.

Wie CUTE-Geräte funktionieren

Innovative CUTE-Geräte ermöglichen es, Berührungsempfindungen auf eine neue Art zu erleben, dank fortschrittlicher Technologie. Diese Geräte verwenden spezielle künstliche Muskeln, sogenannte HASEL-Aktuatoren. Wenn sie aktiviert werden, dehnen sich diese Aktuatoren aus und berühren die Haut, wodurch verschiedene haptische Empfindungen erzeugt werden. Hier ist ihre Funktionsweise:

• Das Gerät wird durch Anlegen einer Spannung betrieben.
• Der Aktuator dehnt sich im Verhältnis zur Spannung aus.
• Diese Ausdehnung ermöglicht es dem Gerät, Kontakt mit der Haut herzustellen.
• Verschiedene Spannungen erzeugen unterschiedliche Berührungsgefühle.

Diese Anordnung ermöglicht eine Vielzahl von individuellen taktilen Signalen, die von einem sanften Streicheln bis hin zu einem festeren Druck reichen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Geräten, die nur vibrieren, bieten CUTE-Geräte Berührungserlebnisse, die natürlicher und angenehmer wirken. Die dahinterstehende Technologie ist sowohl effizient als auch sicher. Die Geräte arbeiten leise und bleiben kühl. Außerdem sind sie kompakt und eignen sich daher ideal für tragbare Technologie.

Die Ergebnisse dieser Studie eröffnen spannende Möglichkeiten für CUTE-Geräte. Diese Geräte könnten genutzt werden, um virtuelle Realitätserlebnisse zu bereichern oder die Navigation durch Berührung zu erleichtern. Zudem können sie Rückmeldungen in lauten Umgebungen geben, in denen akustische Signale möglicherweise überhört werden. Die Fähigkeit, unterschiedliche Empfindungen zu erzeugen, erlaubt es diesen Geräten, komplexe Botschaften allein durch Berührung zu übermitteln. Dies könnte die Nutzerinteraktion mit diversen digitalen Systemen verbessern und Erlebnisse immersiver und intuitiver gestalten.

Ein bemerkenswerter Fund ist, dass Nutzer die verschiedenen Empfindungen, die das Gerät erzeugt, äußerst präzise erkennen können. Die meisten Nutzer fanden die taktilen Signale angenehm, im Gegensatz zu den kontinuierlichen Hochfrequenzvibrationen, die in aktuellen Konsumgütern üblich sind. Dies zeigt das Potenzial von CUTE-Geräten, bestehende haptische Feedbacksysteme zu ersetzen oder zu ergänzen. Zukünftige Fortschritte könnten zu größeren Anwendungen am Körper führen und sogar Berührungsempfindungen ermöglichen, die bisher schwer zu replizieren waren. CUTE-Geräte eröffnen eine neue Dimension in der Wahrnehmung und Interaktion mit Technologie durch Berührung.

Potenzielle Anwendungen voraus

Die jüngsten Fortschritte in der elektrohydraulischen tragbaren Technologie, insbesondere die CUTE-Geräte, eröffnen eine Fülle von Möglichkeiten für praktische Anwendungen im täglichen Leben und in verschiedenen Branchen. Diese bahnbrechenden Geräte können unser taktiles Erleben auf unterschiedliche Weise revolutionieren, wie zum Beispiel:

• Verbesserung von virtuellen und erweiterten Realitätserlebnissen.
• Bereitstellung von unterstützender Technologie für Menschen, die Orientierung benötigen.
• Optimierung der Kommunikation in lauten Umgebungen.
• Eine neue Dimension für Spiele und Unterhaltung.

Durch die Bereitstellung einer Vielzahl von taktilen Empfindungen, wie sanften Streichbewegungen, pulsgleichen Vibrationen oder das Rütteln eines Motors, könnten CUTE-Geräte unsere Interaktion mit Technologie revolutionieren. Stellen Sie sich vor, Sie tragen ein VR-Headset und spüren nicht nur die visuellen Eindrücke, sondern auch den virtuellen Wind oder einen Händedruck. Diese immersive Erfahrung könnte die Welt des Gamings und virtueller Erlebnisse neu definieren, indem sie sie realistischer und mitreißender macht.

Tragbare Assistenztechnologien könnten das Leben fundamental verbessern. Sie könnten Menschen mit Sehbehinderungen bei der Navigation helfen, indem sie taktile Karten erstellen, oder Menschen mit Hörbeeinträchtigungen durch subtile Berührungssignale benachrichtigen. Im Alltag bieten diese Geräte eine diskrete Möglichkeit, Benachrichtigungen oder Erinnerungen zu erhalten, ohne Bildschirme oder Geräusche zu benötigen – ideal in Umgebungen, in denen Ruhe oberste Priorität hat oder visuelle Aufmerksamkeit nicht geteilt werden kann.

Darüber hinaus sind CUTE-Geräte energieeffizient und kompakt, was sie ideal für die Integration in bestehende tragbare Technologien wie Smartwatches und Fitness-Tracker macht. Mit der Weiterentwicklung dieser Geräte könnten sie ihre Funktionen auf größere Körperbereiche ausweiten und noch komplexere Berührungsmuster ermöglichen. Dies könnte zu neuen Formen der Mensch-Maschine-Interaktion und einem tieferen Verständnis der menschlichen Berührungswahrnehmung führen. Diese innovativen Anwendungen unterstreichen das vielseitige Potenzial von CUTE-Geräten, unsere Interaktion mit digitalen und physischen Welten auf zuvor undenkbare Weise zu bereichern.