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Mikrofluidik

VR-Handschuh mit haptischem Feedback

| Autor/ Redakteur: M.A. Bernhard Richter / Thomas Günnel

Das US-Startup Haptx arbeitet an einem VR-Handschuh mit haptischem Feedback. Der Haptx Glove soll VR-Erlebnisse deutlich realistischer darstellen können – mithilfe von Mikrofluidik.

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Der Haptx Glove besteht aus einem „smarten“ Stoff, in dem Mikrofluide und Luftpolster sowie ein Exoskelett für haptisches Feedback sorgen.
Der Haptx Glove besteht aus einem „smarten“ Stoff, in dem Mikrofluide und Luftpolster sowie ein Exoskelett für haptisches Feedback sorgen.
(Bild: Haptx)

Aktuatoren in einem Exoskelett können noch etwas anderes als Kräfte des Nutzers zu verstärken – und zwar genau das Gegenteil. Sie können gegen die Richtung einer beabsichtigen Bewegung halten und damit Kräfte neutralisieren. Wofür diese Möglichkeit gut ist, zeigt das Unternehmen Haptx. Dort ist man überzeugt, dass der beste Weg, mit der digitalen Welt zu interagieren, die Art und Weise ist, wie mit der realen Welt interagiert wird: Die virtuelle Hand sollte sich wie eine echte Hand verhalten und virtuelle Objekte sollten sich wie reale Objekte anfühlen.

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Mikrofluidische intelligente Textilien

Der VR-Handschuh des Unternehmens simuliert Berührung mittels eines flexiblen, silikonbasierten „Smart Textile“, das eine Reihe von hochverdrängenden pneumatischen Stellgliedern und eingebetteten mikrofluidischen Luftkanälen enthält. Diese Aktuatoren liefern haptische Rückmeldung, indem sie gegen die Haut des Benutzers drücken und diese so verschieben, wie es ein echtes Objekt bei Berührung tun würde. Hochleistungs-Miniaturventile steuern den Druck jedes Stellglieds präzise, um eine nahezu unendliche Vielfalt an Empfindungen zu erzeugen: Textur, Größe, Form, Bewegung und mehr.

Eine zweite Schicht von Mikrokanälen kann eine Temperaturrückführung hinzufügen, indem sie Variationen von Warm- und Kaltwasser liefert. Laut eigener Aussage kann das Unternehmen Aktuatoranordnungen in nahezu jeder Form und Dichte mit einer Dicke von weniger als zwei Millimetern herstellen. Des Weiteren soll diese Mikrofluidik-Technologie in eine Vielzahl von Textil- und Wearable-Produkten integrierbar sein.

Haptx-Handschuhe haben mehr als 100 Punkte taktiler Rückmeldung mit hoher Verdrängung sowie einer Bewegungserkennung im Submillimeterbereich. Ein komplettes Exoskelett mit schwebender Aufhängung soll, laut Haptx, folgen. Momentan forscht das Unternehmen daran, ein Ganzkörper-Exoskelett zu entwickeln, das Kräfte auf Arme und Beine ausüben kann.

„Wir haben die tragbaren haptischen Lösungen getestet, und der Haptx-Prototyp liefert das bei Weitem realistischste Feedback“, sagt Dr. Jeremy Fishel, Chief Technology Officer von Syn-Touch, einem führenden Unternehmen für taktile Bewertung. „Haptx markiert einen grundlegenden Durchbruch in der Fähigkeit unserer Branche, Berührung zu simulieren“, ist sich Fishel sicher.

Leichtbau Exoskelett als Feedbackgeber

Das vom Unternehmen entwickelte Leichtbau-Force-Feedback-Exoskelett wird von der gleichen mikrofluidischen Aktuatortechnologie angetrieben wie die haptischen Feedbackgeber. Die Aktoren sollen es dem Handexoskelett mit hoher Leistungsdichte ermöglichen bis zu 2,5 Kilogramm Widerstand auf jeden einzelnen Finger auszuüben.

Diese Widerstandskräfte sollen das haptische Feedback des Smart Textiles ergänzen und die Wahrnehmung von Größe, Form und Gewicht virtueller Objekte verbessern. Einfach gesagt soll durch die Rückhaltung der Bewegung verhindert werden, dass der Nutzer – wie ein Geist – durch ein virtuelles Objekt hindurchgreift.

Ein weiter Weg zur Markttauglichkeit

Industrietaugliche Haptik erfordert eine industrietaugliche Bewegungsverfolgung. Die Software des Exoskeletts muss immer genau wissen, wo sich der Körper eines Benutzers im Raum befindet, um überzeugende haptische Interaktionen zu ermöglichen. Hände sind aufgrund ihrer Geschicklichkeit und ihrer geringen Größe eine besondere Herausforderung.

Die kundenspezifische Lösung zur magnetischen Bewegungsverfolgung und Handsimulation soll eine submillimetergenaue Handverfolgung mit sechs Freiheitsgraden pro Finger und ohne Okklusion bieten können, also ohne dass die Finger luft- und wasserundurchlässig abgeschlossen sind und schnell schwitzen. Die firmeneigene Software generiert daraus ein physikalisch genaues Handmodell auf Basis von Tracking-Daten. Eine weitere Codierung sei nach Angaben des Unternehmens nicht erforderlich.

Noch ist der Prototyp allerdings ziemlich groß, klobig und zu langsam für einen sinnvollen Einsatz. Weiterhin sind eine separate Kontrollbox und ein externer Luftkompressor für den Betrieb notwendig.

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Über den Autor

M.A. Bernhard Richter

M.A. Bernhard Richter

Redakteur Online/Print/Video, konstruktionspraxis – Alles, was der Konstrukteur braucht