Nieuwe doorbraak: elektrohydraulische wearables transformeren aanraking via geavanceerde haptische-feedbacktechnologie

AmsterdamOnderzoekers van het Max Planck Instituut voor Intelligente Systemen (MPI-IS) in Stuttgart hebben belangrijke vooruitgang geboekt op het gebied van draagbare technologie met de ontwikkeling van CUTE draagbare apparaten. Onder leiding van Katherine J. Kuchenbecker en Christoph Keplinger heeft het team een nieuwe manier geïntroduceerd om haptische feedback te creëren, die verder gaat dan de eenvoudige trillingen die in de meeste consumentenelektronica worden gebruikt.

CUTE-apparaten, die staan voor cutane elektrohydraulica, maken gebruik van innovatieve hydraulisch versterkte zelfherstellende elektrostatische (HASEL) kunstmatige spieren om het scala aan aanraakgevoelens uit te breiden. Deze apparaten kunnen diverse tactiele ervaringen nabootsen die dichter bij alledaagse aanraking liggen, zoals:

Kalmerende Huidbehandelingen

• Zachte druk op de huid
• Langzame en rustgevende aanrakingen
• Een breed scala aan trillingen, van lage tot hoge frequenties

Wanneer er spanning wordt toegepast, zet de zachte actuator in het apparaat uit. Hierdoor kan het steeds contact maken en verbreken met de huid, vergelijkbaar met een tikje op je pols. Gebruikers kunnen uiteenlopende sensaties voelen, afhankelijk van hoe de spanning varieert. De meeste gebruikers vonden deze tactiele signalen aangenaam, behalve de hoogfrequente trillingen die aanvoelden als de gebruikelijke meldingen van apparaten.

CUTE apparaten zijn niet alleen veelzijdig, maar ook compact, stil en zuinig met energie. Ze blijven koel tijdens gebruik, waardoor ze comfortabel voor langere tijd gedragen kunnen worden.

De doorbraak heeft invloed op diverse potentiële toepassingen. CUTE-apparaten kunnen augmented of virtual reality aanzienlijk verbeteren door fysieke feedback toe te voegen die audio- en visuele effecten aanvult. Ook kunnen ze een rol spelen in assistieve technologieën, door middel van tactiele signalen begeleiding te bieden. De sensaties kunnen variëren van kalmerend en rustgevend tot waarschuwend en opwindend, waardoor ze toepasbaar zijn in verschillende situaties die subtiele communicatie vereisen.

Natalia Sanchez, promovendus aan het MPI-IS en hoofdauteur van het onderzoek, voorziet verdere ontwikkeling van deze apparaten voor gebruik op grotere lichaamsoppervlakken. Dit zou de diversiteit en complexiteit van aanrakingen kunnen verbeteren. Deze vernieuwingen bieden veelbelovende mogelijkheden voor toekomstige draagbare technologie in diverse sectoren.

Hoe CUTE-apparaten werken

CUTE-apparaten bieden een nieuwe manier om aanrakingservaringen te beleven dankzij geavanceerde technologie. Deze apparaten maken gebruik van speciale kunstmatige spieren genaamd HASEL-actuatoren. Wanneer ze van stroom worden voorzien, zetten deze actuatoren uit om de huid aan te raken, waardoor verschillende haptische sensaties ontstaan. Zo werken ze:

• Het apparaat werkt door er een spanning op aan te brengen.
• De actuator zet uit in verhouding tot de aangelegde spanning.
• Door deze uitzetting raakt het apparaat de huid.
• Verschillende spanningen zorgen voor uiteenlopende aanrakingservaringen.

Deze opstelling maakt diverse en op maat gemaakte tactiele signalen mogelijk, variërend van een zachte aanraking tot een stevigere druk. In tegenstelling tot standaardapparaten die alleen trillen, kunnen CUTE-apparaten aanrakingservaringen bieden die natuurlijker en aangenamer aanvoelen. De onderliggende technologie is zowel efficiënt als veilig. De apparaten werken stil en blijven koel. Daarnaast zijn ze compact, wat ze ideaal maakt voor draagbare technologie.

De bevindingen van dit onderzoek laten spannende mogelijkheden zien voor CUTE-apparaten. Ze kunnen worden ingezet om virtual reality-ervaringen te verrijken of bij te dragen aan navigatie door middel van aanraking. Bovendien bieden ze feedback in lawaaierige omgevingen waar audio-signalen gemist kunnen worden. De mogelijkheid om verschillende sensaties te creëren betekent dat deze apparaten complexe boodschappen via aanraking kunnen overbrengen. Dit kan de gebruikersinteractie met diverse digitale systemen verbeteren, waardoor ervaringen meeslepender en intuïtiever worden.

Een opvallende ontdekking is dat gebruikers de verschillende sensaties van het apparaat nauwkeurig kunnen herkennen. De meeste gebruikers vonden de tactiele signalen aangenaam, in tegenstelling tot de constant hoge trillingen die vaak voorkomen in huidige consumentenapparaten. Dit toont het potentieel van CUTE-apparaten aan om bestaande haptische feedbacksystemen te vervangen of aan te vullen. Toekomstige ontwikkelingen kunnen leiden tot bredere toepassingen op het lichaam en zelfs aanrakingservaringen die voorheen moeilijk te reproduceren waren. CUTE-apparaten openen een nieuwe wereld in hoe we technologie door middel van aanraking waarnemen en ermee omgaan.

Potentiële toepassingen vooruit

De recente vooruitgangen in elektrohydraulische draagbare technologie, met name de CUTE-apparaten, openen talloze mogelijkheden voor praktische toepassingen in het dagelijks leven en diverse industrieën. Deze baanbrekende apparaten kunnen de manier veranderen waarop we aanraking ervaren op verschillende manieren, zoals:

• Verrijking van virtuele en augmented reality-ervaringen.
• Het bieden van hulpmiddelen voor mensen die begeleiding nodig hebben.
• Verbeterde communicatie in rumoerige omgevingen.
• Een nieuwe dimensie toevoegen aan gaming en entertainment.

CUTE-apparaten kunnen de manier waarop we met technologie omgaan veranderen door een breed scala aan tactiele sensaties te bieden, zoals zachte strelingen, hartslagachtige pulsen en het gevoel van een trillende motor. Stel je voor dat je een VR-headset draagt en niet alleen de beelden ziet, maar ook de virtuele wind of een handdruk voelt. Dit niveau van onderdompeling kan gaming en virtuele ervaringen herdefiniëren, waardoor ze realistischer en meeslepender worden.

Voor mensen met een handicap kunnen deze draagbare technologieën een enorme impact hebben. Ze zouden mensen met een visuele beperking kunnen helpen door tactiele kaarten te maken, of individuen met gehoorverlies waarschuwen via subtiele aanrakingnotificaties. In alledaagse situaties zouden deze apparaten discreet alerts of herinneringen kunnen geven zonder schermen of geluid, wat vooral nuttig kan zijn in omgevingen waar stilte belangrijk is of waar visuele aandacht niet kan worden verstoord.

CUTE-apparaten zijn energiezuinig en compact, waardoor ze uitstekend geïntegreerd kunnen worden in bestaande draagbare technologieën zoals smartwatches en fitnesstrackers. Naarmate deze apparaten zich verder ontwikkelen, is het mogelijk dat ze hun functionaliteit uitbreiden naar grotere lichaamsdelen, waardoor ingewikkeldere aanraakpatronen mogelijk worden. Dit kan leiden tot nieuwe vormen van mens-machine interactie en een dieper inzicht in de menselijke tastwaarneming. Deze innovatieve toepassingen benadrukken het veelzijdige potentieel van CUTE-apparaten om onze interactie met zowel de digitale als fysieke wereld op manieren te verbeteren die voorheen onvoorstelbaar waren.