Elektrohydrauliczne wearables zrewolucjonizują dotyk: nowa era zaawansowanej technologii z MPI-IS

WarsawNaukowcy z Instytutu Maxa Plancka ds. Systemów Inteligentnych w Stuttgarcie poczynili duże postępy w technologii noszonej dzięki opracowaniu urządzeń CUTE. Zespół kierowany przez Katherine J. Kuchenbecker i Christopha Keplinger wprowadził innowacyjny sposób generowania sprzężenia zwrotnego haptycznego, wykraczający poza proste wibracje spotykane w większości elektroniki użytkowej.

Urocze urządzenia, w pełni określane jako elektrohydrauliczne skórne, wykorzystują nowatorskie, hydraulicznie wzmocnione, samonaprawiające się mięśnie elektrostatyczne (HASEL) aby poszerzyć zakres odczuć dotykowych. Te urządzenia potrafią bardziej precyzyjnie naśladować różnorodne wrażenia dotykowe, podobne do tych odczuwanych na co dzień, takie jak:

Uspokajające techniki dotyku

• Delikatne naciskanie skóry
• Powolne i kojące ruchy
• Szeroki zakres wibracji, od niskich po wysokie częstotliwości

Po przyłożeniu napięcia, miękki aktuator w urządzeniu się rozszerza. Umożliwia to nawiązywanie i zrywanie kontaktu ze skórą, co przypomina lekkie stukanie w nadgarstek. Użytkownicy mogą odczuwać różne wrażenia w zależności od zmian napięcia. Większość osób uznała te sygnały dotykowe za przyjemne, z wyjątkiem wibracji o wysokiej częstotliwości, które były podobne do tradycyjnych alertów urządzeń.

Urządzenia CUTE charakteryzują się nie tylko wszechstronnością, ale także kompaktowymi wymiarami, cichą pracą i energooszczędnością. Zachowują niską temperaturę podczas działania, co pozwala na komfortowe noszenie przez dłuższy czas.

Wpływ tego przełomowego odkrycia sięga wielu potencjalnych zastosowań. Urządzenia CUTE mogą znacząco wzmocnić rzeczywistość rozszerzoną lub wirtualną, dodając fizyczne sprzężenie zwrotne, które uzupełnia efekty audio i wizualne. Mogą również odegrać rolę w technologiach wspomagających, dostarczając wskazówek za pomocą bodźców dotykowych. Odczucia, które wywołują, mogą sięgać od uspokajających i kojących po alarmujące i ekscytujące, co czyni je przydatnymi w różnych sytuacjach wymagających subtelnej komunikacji.

Natalia Sanchez, doktorantka w MPI-IS i główna autorka badania, planuje dalszy rozwój tych urządzeń, aby mogły być stosowane na większych obszarach ciała, co zwiększyłoby różnorodność i skomplikowanie odczuwania dotyku. Te innowacje wskazują na ogromny potencjał przyszłej technologii noszonej w różnych dziedzinach.

Jak działają urządzenia CUTE?

Urządzenia CUTE wprowadzają nowy sposób doświadczania doznań dotykowych dzięki zaawansowanej technologii. Te urządzenia wykorzystują specjalne sztuczne mięśnie zwane siłownikami HASEL. Po włączeniu zasilania, siłowniki te rozszerzają się, dotykając skóry i oferując różnorodne wrażenia dotykowe. Oto jak działają:

Urządzenie działa na zasadzie podania napięcia, co powoduje, że siłownik rozpręża się proporcjonalnie do jego wysokości. Ten ruch pozwala urządzeniu nawiązać kontakt ze skórą. Różne napięcia generują różnorodne odczucia dotykowe.

To rozwiązanie umożliwia kreowanie różnorodnych i dopasowanych bodźców dotykowych, od delikatnego muśnięcia po mocniejszy nacisk. W przeciwieństwie do typowych urządzeń bazujących tylko na wibracjach, urządzenia CUTE oferują doznania dotykowe, które są bardziej naturalne i przyjemne. Technologia za nimi stojąca jest zarówno wydajna, jak i bezpieczna. Urządzenia działają cicho i nie nagrzewają się. Są również kompaktowe, co czyni je idealnymi do noszenia jako technologia ubieralna.

Wyniki badania otwierają fascynujące możliwości dla urządzeń CUTE. Mogą one wzbogacić doświadczenia wirtualnej rzeczywistości lub pomagać w nawigacji za pomocą dotyku. Dodatkowo, oferują one informacje zwrotne w hałaśliwych miejscach, gdzie sygnały dźwiękowe mogą zostać pominięte. Ich zdolność do wytwarzania różnych odczuć pozwala na przekazywanie złożonych komunikatów wyłącznie przez dotyk. To może zwiększyć interakcję użytkowników z różnymi systemami cyfrowymi, czyniąc doświadczenia bardziej wciągającymi i intuicyjnymi.

Jednym z niezwykłych odkryć jest to, że użytkownicy potrafią bardzo precyzyjnie rozpoznać różne odczucia generowane przez urządzenie. Większość użytkowników uznała te dotykowe bodźce za przyjemne, w przeciwieństwie do ciągłych wysokoczęstotliwościowych wibracji powszechnych w obecnych gadżetach konsumenckich. To podkreśla potencjał urządzeń CUTE do zastąpienia lub uzupełnienia istniejących systemów sprzężenia zwrotnego. Przyszłe postępy mogą doprowadzić do większych zastosowań na ciele, a nawet do dotykowych wrażeń, które wcześniej były trudne do odtworzenia. Urządzenia CUTE otwierają nowy rozdział w sposobie, w jaki postrzegamy i wchodzimy w interakcje z technologią poprzez dotyk.

Potencjalne zastosowania w przyszłości

Najnowsze osiągnięcia w technologii elektrohydraulicznych urządzeń do noszenia, w szczególności urządzeń CUTE, otwierają szerokie możliwości zastosowań w życiu codziennym oraz różnych gałęziach przemysłu. Te przełomowe urządzenia mogą diametralnie zmienić sposób, w jaki doświadczamy dotyku w wielu aspektach.

• Udoskonalenie doświadczeń wirtualnej i rozszerzonej rzeczywistości.
• Oferowanie technologii wspierającej osobom potrzebującym pomocy.
• Ulepszenie komunikacji w głośnym otoczeniu.
• Dodanie nowego wymiaru do gier i rozrywki.

Dzięki oferowaniu różnorodnych wrażeń dotykowych, takich jak delikatne pociągnięcia, pulsacje naśladujące bicie serca i uczucie wibracji silnika, urządzenia CUTE mogą zmienić nasze podejście do technologii. Wyobraź sobie, że nosisz zestaw VR i odczuwasz nie tylko wizualizacje, ale także dotyk wirtualnego wiatru czy uścisk dłoni. Taki poziom zanurzenia może zrewolucjonizować gry i doświadczenia wirtualne, czyniąc je bardziej realistycznymi i wciągającymi.

Nosząca technologia wspomagająca może mieć rewolucyjny wpływ. Może wspierać osoby z wadami wzroku, umożliwiając im nawigację za pomocą map dotykowych, a także informować osoby z uszkodzeniami słuchu poprzez subtelne powiadomienia dotykowe. W codziennym życiu takie urządzenia mogą być dyskretnym sposobem otrzymywania powiadomień i przypomnień bez potrzeby korzystania z ekranów czy dźwięków, co jest szczególnie przydatne w miejscach, gdzie cisza jest niezbędna lub koncentracja wzrokowa musi być utrzymana.

Ponadto, CUTE to urządzenia energooszczędne i kompaktowe, idealnie nadające się do integracji z istniejącą technologią noszoną, taką jak smartwatche i trackery fitness. W miarę jak te urządzenia się rozwijają, mogą rozszerzać swoją funkcjonalność na większe obszary ciała, oferując bardziej złożone wzorce dotyku. To może prowadzić do nowych form interakcji człowieka z maszyną oraz głębszego zrozumienia percepcji dotyku. Te innowacyjne zastosowania podkreślają wszechstronny potencjał urządzeń CUTE, które mogą wzbogacić naszą interakcję z cyfrowym i fizycznym światem w sposób wcześniej nie do pomyślenia.