Elektrohydrauliska bärbara enheter: ny forskning om revolutionerande haptisk feedback från MPI-IS i Stuttgart

StockholmForskare vid Max Planck-institutet för intelligenta system i Stuttgart har gjort stora framsteg inom bärbar teknik med sin utveckling av CUTE-enheter. Under ledning av Katherine J. Kuchenbecker och Christoph Keplinger har teamet introducerat ett nytt sätt att skapa haptisk återkoppling, som går bortom de enkla vibrationerna i de flesta elektronikprodukter för konsumenter.

CUTE-enheter, som är en förkortning för kutan elektrohydraulisk, använder sig av banbrytande hydrauliskt förstärkta självläkande elektrostatisk (HASEL) artificiella muskler för att utöka spektrumet av beröringsupplevelser. Dessa enheter kan efterlikna olika taktila upplevelser som ligger närmare vardaglig beröring, till exempel:

• Varsam tryck på huden
• Långsamma och lugnande beröringar
• Ett brett spektrum av vibrationer, från låga till höga frekvenser

När en spänning tillförs, utvidgas den mjuka aktuatorn i enheten. Detta gör att den kan göra och bryta kontakt med huden, liknande någon som knackar på din handled. Användare kan uppleva olika känslor beroende på hur spänningen varieras. De flesta användare upplevde dessa taktila signaler som behagliga, förutom högfrekventa vibrationer som kändes liknande vanliga enhetsmeddelanden.

CUTE-enheter är mångsidiga, kompakta, tysta och energisnåla. De håller sig svala under användning, vilket gör att de kan bäras bekvämt under längre perioder.

Genombrottets påverkan öppnar upp för flera möjliga tillämpningar. CUTE-enheter kan avsevärt förbättra förstärkt eller virtuell verklighet genom att lägga till fysisk feedback som kompletterar ljud- och bildeffekter. De kan även användas inom hjälpmedelsteknologi, där de ger vägledning genom taktila signaler. Känslorna kan variera från lugnande och rogivande till uppmärksamhetsväckande och stimulerande, vilket gör dem användbara i olika sammanhang där nyanserad kommunikation är avgörande.

Natalia Sanchez, doktorand vid MPI-IS och förstaförfattare till studien, föreställer sig en vidareutveckling av dessa enheter för användning på större kroppsytor, vilket kan öka mångfalden och komplexiteten av beröringsupplevelser. Dessa framsteg visar på en lovande framtid för bärbar teknik inom flera områden.

Hur CUTE-enheter fungerar

CUTE-enheter erbjuder ett nytt sätt att uppleva beröringssensationer med hjälp av avancerad teknik. Dessa enheter använder speciella konstgjorda muskler, så kallade HASEL-aktuatorer. När de aktiveras expanderar dessa aktuatorer och berör huden, vilket ger olika haptiska upplevelser. Så fungerar de:

• Enheten drivs genom att tillföra spänning.
• Aktuatoren expanderar i förhållande till spänningen.
• Denna expansion gör att enheten kan komma i kontakt med huden.
• Olika spänningsnivåer skapar olika beröringsupplevelser.

Denna lösning ger möjlighet till en mängd olika och skräddarsydda taktila signaler, från en mjuk beröring till ett fastare tryck. Till skillnad från vanliga enheter som bara vibrerar, kan CUTE-enheter ge beröringsupplevelser som känns mer naturliga och behagliga. Tekniken bakom detta är både effektiv och säker. Enheterna är tysta i drift och håller sig svala. De är dessutom kompakta, vilket gör dem perfekta för bärbar teknologi.

Studien öppnar upp för spännande möjligheter med CUTE-enheter. De kan berika upplevelser inom virtuell verklighet eller hjälpa till med navigering genom beröring. Dessutom kan de ge feedback i bullriga miljöer där ljudsignaler kan missas. Denna förmåga att skapa olika känslor innebär att dessa enheter kan kommunicera komplexa budskap enbart genom beröring. Det skulle kunna förbättra användarinteraktionen med olika digitala system och göra upplevelser mer uppslukande och intuitiva.

En anmärkningsvärd upptäckt är att användarna kan känna igen olika sensationer skapade av enheten med stor precision. De flesta användare fann de taktila signalerna njutbara, till skillnad från de kontinuerliga högfrekventa vibrationerna som är vanliga i nuvarande konsumentprodukter. Detta visar potentialen för CUTE-enheter att ersätta eller komplettera befintliga system för haptisk återkoppling. Framtida framsteg kan leda till att de används på större delar av kroppen och även skapa beröringskänslor som tidigare varit svåra att återskapa. CUTE-enheter öppnar en ny värld för hur vi uppfattar och interagerar med teknik genom beröring.

Potentiella tillämpningar framöver

De senaste framstegen inom elektrohydraulisk bärbar teknik, särskilt CUTE-enheterna, öppnar upp en värld av möjligheter för praktiska tillämpningar i vardagen och olika industrier. Dessa banbrytande enheter kan förändra hur vi upplever beröring på flera sätt, såsom:

• Förbättring av upplevelser inom virtuell och förstärkt verklighet.
• Tillhandahållande av teknik som hjälper personer i behov av vägledning.
• Förbättrad kommunikation i bullriga miljöer.
• Tillför en ny dimension till spel och underhållning.

Genom att erbjuda en mängd olika taktila upplevelser som mjuka smekningar, pulsar likt hjärtslag och känslan av en motor som vibrerar, har CUTE-enheter potentialen att förändra hur vi interagerar med teknik. Föreställ dig att ha på dig ett VR-headset där du inte bara ser, utan också känner den virtuella vinden eller ett handslag. Denna nivån av inlevelse kan innebära en revolution inom spel och virtuella upplevelser, vilket gör dem mer verklighetstrogna och engagerande.

För personer med funktionsnedsättningar kan dessa bärbara teknologier vara revolutionerande. För synskadade kan de erbjuda hjälp genom att skapa taktila kartor, medan hörselskadade kan få diskreta beröringsnotifikationer. Även i vardagliga situationer kan sådana enheter ge påminnelser eller meddelanden utan att använda skärmar eller ljud, vilket är särskilt värdefullt i miljöer där tystnad är viktigt eller där visuell uppmärksamhet inte kan delas.

Dessutom är CUTE-enheter energieffektiva och kompakta, vilket gör dem lämpliga för integration med befintlig bärbar teknik som smartklockor och träningsarmband. När dessa enheter utvecklas kan vi förvänta oss att de utvidgar sin funktionalitet till större kroppsytor, vilket erbjuder mer komplexa beröringsmönster. Detta kan leda till nya former av människa-maskin-interaktion och en djupare förståelse för mänsklig beröringsuppfattning. Dessa innovativa tillämpningar understryker CUTE-enheternas mångsidiga potential att förbättra vår interaktion med både digitala och fysiska världar på tidigare otänkbara sätt.