الواقع المعزز والافتراضي
HydroHaptics: أسطح لينة مع ملاحظات قوة حقيقية
اللمس هو واحد من أهم الحواس لدينا ، ويتطور حتى قبل أن نولد. في الواقع ، إنه أول حاسة تتطور في علم الأجنة البشرية.
كجزء لا يتجزأ من حياتنا ، يحدث اللمس عندما تشعر الخلايا العصبية المتخصصة بمعلومات اللمس من الجلد وت传ها إلى الدماغ ، حيث يتم ادراكها كحرارة وضغط وألم واهتزاز.
خلايانا العصبية متنوعة للغاية ، مع نهاياتها المحمولة في هياكل حسية متنوعة. تعمل هذه الخلايا العصبية في وئام لاكتشاف العديد من الجوانب المختلفة لللمس.
随着 نمو فهم لغة اللمس المعقدة ، زادت أيضًا قدرةنا على إعادة إنشائه من خلال التكنولوجيا. यह هو حيث يأتي هابتيكس ، وهو مجال متطور يترجم ثراء الحواس البشرية إلى تجارب رقمية وميكانيكية.
مشتق من الكلمة اليونانية “haptein” ، التي تعني الاتصال أو اللمس ، يشير هابتيكس إلى الحس والتعامل من خلال اللمس. كما يتضمن استخدام التكنولوجيا لإنشاء أعراف تكتيلية مثل الاهتزازات أو ملاحظات القوة.
تتيح هابتيكس للمستخدم لمس و感觉 الأجسام البعيدة بشكل غير مباشر. توفر أجهزة خاصة مثل أجهزة التحكم وأقفال البيانات ملاحظات من تطبيقات الكمبيوتر في شكل حس تكتيلي. من خلال توفير ملاحظات القوة للمستخدمين الذين يتفاعلون مع البيئات الافتراضية ، tạo هابتيكس تدفقًا ثنائي الاتجاه للمعلومات.
تطور تقنيات الهابتيكس
اسحب للتمرير →
| وضع الهابتيكس | كيف يعمل | القوة | القيود | أفضل الاستخدامات |
|---|---|---|---|---|
| فايبروتاكتيل (ERM/LRA) | المحركات تخلق أنماط اهتزاز | رخيص ، صغير ، كفء في استهلاك الطاقة | دقة منخفضة ؛ لا قوة ثابتة | الهواتف ، الأجهزة القابلة للارتداء ، التنبيهات |
| الكهرومغناطيسي / الاحتكاك السطحي | الجهد الكهربائي يعدل الاحتكاك على الأصابع | النسيج على الزجاج المسطح | يحتاج إلى جلد جاف ؛ قوة محدودة | الشاشات التي تعمل باللمس ، لوحات التتبع |
| الهابتيكس الحراري | المسخنات / المبردة تغير حرارة الجلد | يضيف الواقعية | التأخير ؛ حدود الأمان | الواقع الافتراضي / الواقع المعزز |
| بيزو / الحركة الجانبية | محركات البيزو تطبق قوى دقيقة | دقة عالية ، سريع | الانزلاق المحدود ؛ التكلفة | الأزرار ، برايل ، ملاحظات دقيقة |
| النووي (التضخيم اللين) | الهواء يضخم الغرف لضغط الجلد | لين ، خفيف ، مناسب للارتداء | الهواء القابل للانضغاط → دقة منخفضة | قفازات الواقع الافتراضي ، إشارات الكم |
| الهيدروليكي (HydroHaptics) | السائل غير القابل للانضغاط يرتبط بالسطحين اللينين من خلال النقل الهيدروستاتيكي | قوة عالية الدقة و الدقة ؛ الحس ثنائي الاتجاه / الإخراج ؛ قابل للتطوير | التهرب المحتمل ، احتياجات الطاقة / الحرارة ، حجم المحرك الصلب | واجهات لينة ، أجهزة قابلة للارتداء ، وسائد ، فأر / لوح تحكم |
| مضخات ميكروية مدمجة (شاشة مسطحة) | مضخات الإلكتروأوزموتيك تتشوه طبقات رقيقة | رقيقة للغاية ، جاهزة للعرض | قوة محدودة ؛ التعقيد | الشاشات ، لوحات المفاتيح ، شاشات العرض |
منذ تقديمه قبل حوالي نصف قرن ، تطور هابتيكس إلى مجال متقدم حيث يمكن هندسة الحس مثل النسيج والحرارة والضغط وحتى اللين في الأشياء اليومية.
تظهر مجموعة متنوعة من تقنيات الهابتيكس التي تشكل واجهات اليوم مدى تقدم التكنولوجيا بسرعة.
تستخدم الهواتف الذكية والأجهزة القابلة للارتداء ملاحظات الاهتزاز لإنشاء اهتزازات ، بينما تخلق هابتيكس الكهرومغناطيسي وهم النسيج أو الاحتكاك على الشاشات التي تعمل باللمس واللوحات التتبع.
ت模ّل هابتيكس الحراري التغيرات في درجة الحرارة لجعل التفاعلات الافتراضية أكثر واقعية.
ملاحظات القوة تضيف شعورًا بالضغط أو الحركة لجعل التفاعلات أكثر واقعية. محركات الهابتيكس هي ما يجعلك تشعر بمقاومة على جهاز التحكم في الألعاب أو جهاز الواقع الافتراضي.
وبeyond ذلك ، المواد الذكية الناشئة مثل البوليمرات الكهرومغناطيسية والمغناطيسية ، التي تتغير الشكل أو الصلابة عند التعرض للمجالات الكهربائية أو المغناطيسية ، تمكن من ملاحظات هابتيكس مرنة.
ثم هناك هابتيكس البيزو لتقديم ملاحظات دقيقة ومحلية باستخدام الجهد. تطبيق قوى جانبية صغيرة على الجلد ، وملاحظات هابتيكس الميكروفلويديك باستخدام قنوات سائلة صغيرة لتمثيل أعراف اللمس.
ومن التقنيات الأخرى في هذا المجال الهيدروليكي والهوائي ، التي تستخدمان ضغط الهواء أو السائل لتمثيل قوة الخват أو الوزن أو التأثير.
من بين هذه التقنيات ، اكتسب الهيدروليكي زخمًا كبيرًا بين الباحثين كتكنولوجيا هابتيكس عالية الدقة.
تتيح هذه التقنية الناشئة أعراف قوية وواقعية تفوق قدرات هابتيكس الاهتزاز القديمة.
يسمح استخدام السوائل هنا بإنشاء قوة دقيقة وديناميكية عالية.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن توفر أنظمة الهيدروليكية ملاحظات حرارية سريعة وواقعية من خلال دوران الماء بدرجات حرارة مختلفة بسرعة.
علاوة على ذلك ، يمكن دمج الأنظمة الهيدروليكية والهوائية في أجهزة لينة ومرنة ، مما يسمح بملاحظات هابتيكس أكثر طبيعية للأجهزة القابلة للارتداء وتقليل إجهاد المستخدم والحفاظ على المرونة.
مع وجود أجهزة هابتيكس الحالية غالبًا ما تكون سميكة وصلبة ، مما يجعلها غير مناسبة للتفاعل الشامل ، قد addressed هذا العيب الباحثون من خلال تطوير مضخات هيدروليكية مصغرة ومحركات ، وبالتالي تمكين إنشاء أجهزة قابلة للارتداء صغيرة أكثر عملية للاستخدام اليومي.
على سبيل المثال ، قبل عدة سنوات ، تعاون باحثون من أبحاث أوتوديسك وجامعة مانيتوبا وجامعة تورنتو لإنشاء HydroRing1، جهاز يُرتدى على الإصبع لتوفير أعراف تكتيلية لدرجة الحرارة والاهتزاز والضغط للتفاعلات الهابتيكس المخلوطة.
عند التنشيط ، يوفر هذا الجهاز القابل للارتداء أعرافًا بمساعدة السائل الذي ينتقل عبر أنبوب مرن رقيق يُرتدى عبر مسطحة الإصبع.
في وضع غير نشط ، له تأثير ضئيل على مرونة المستخدم وإدراكه للحوافز.
最近 ، قام باحثون من جورجيا تيك بتقديم خاتم هابتيكس لين2، الذي يجمع بين التأثير الهيدروليكي والهوائي لتمثيل اللين والخشونة والحرارة على الفلانكس القريب.
يسمح هذا الخاتم ، المصنوع من مادة السيليكون EcoFlex 00-30 لمطابقة الخواص الميكانيكية للجلد البشري ، للمستخدمين باستخدام أطراف أصابعهم لاستكشاف محيطهم.
يتم توفير التصميم لتسليم الاهتزاز من خلال التضخيم الهوائي ، والأعراف الحرارية من خلال دوران الماء في دائرة هيدروليكية ، والضغط في نفس الوقت.
عند تقييم فعالية الخاتم و تقنيات العرض ، أجرى الباحثون دراسة مستخدمة شارك فيها 15 مشاركًا.
وجدوا معدل دقة يصل إلى 90٪ في قدرة المشاركين على مطابقة النسيج الافتراضي مع الحقيقي.
تُظهر التقييمات النوعية متعددة الأبعاد أيضًا أن الجهاز نقل أعراف تكتيلية متميزة عبر الوضعيات.
منذ بضع سنوات ، قام باحثون من جامعة كارنيغي ميلون بتحسين التكنولوجيا من خلال تطوير هابتيكس هيدروليكي3 رقيق جدًا ، فقط 5 مم ، ليتم وضعها في شاشة OLED للسماح bagi التنبيهات التي تعمل باللمس أن تكون محسوسة بشكل физي.
يمكن أن يسمح تقني العرض الجديد للمستخدمين بالتفاعل مع التنبيهات بطريقة أكثر غمرة و تفاعل.
النمطية يمكن أن تسمح للمستخدمين بالتفاعل مع التنبيهات بطريقة أكثر غمرة و تفاعل.
النمطية يمكن أن تسمح للمستخدمين بالتفاعل مع التنبيهات بطريقة أكثر غمرة و تفاعل.
النمطية يمكن أن تسمح للمستخدمين بالتفاعل مع التنبيهات بطريقة أكثر غمرة و تفاعل.
النمطية يمكن أن تسمح للمستخدمين بالتفاعل مع التنبيهات بطريقة أكثر غمرة و تفاعل.
لماذا الهيدروليكي يتفوق على الهوائي (HydroHaptics Explained)
توفر الواجهات اللينة والمرنة إمكانيات تفاعل فريدة ولكن تعاني من ملاحظات قوة محدودة.
هنا ، لا تكون المناهج الهوائية مناسبة بسبب قلة الاستجابة والدقة في قوة وحركة الإخراج.
بالتالي ، تكون الأنظمة الهيدروليكية هي الخيار المثالي.
تستخدم الأنظمة الهيدروليكية السائل كوسيط عمل ، على عكس المناهج الهوائية التي تستخدم الهواء ، التي تقيد السرعة والدقة من قوة وحركة الإخراج بسبب الانضغاط.
يسمح السائل بضبط أكثر دقة ونتائج أكثر استجابة.
النماذج التفاعلية الهيدروليكية الحالية تستخدم في الغالب الميكروهيدروليكس ، والتي يمكن أن توفر التحكم المتزايد ولكنها محدودة الحجم ، مما يقيد الواجهة إلى أزرار صغيرة ، مما يؤثر على مرونة الإدخال وتنوع الشكل.
عند تصميم الأنظمة التفاعلية الهيدروليكية ، يجب أيضًا التعامل مع التسرب والانعكاس المحدود والحاجة إلى مكونات متخصصة ، مما يجعل من الصعب تحقيقها.
لذلك ، قام الباحثون بإنشاء HydroHaptics ، نظام جديد يسمح بملاحظات قوة عالية الدقة على واجهات مرنة من خلال النقل الهيدروستاتيكي.
يمكن لهذا المنصة تحسين جودة ملاحظات القوة على الواجهات اللينة ، مع الحفاظ على الجوانب التي تمكن من تجارب المستخدم الغنية ، أي المرونة واللين وحرية الإدخال.
تأتي هذه التكنولوجيا مع عدة مزايا.
أولاً ، يتم تشغيلها بواسطة محرك DC بدون فرشات ولا تحتاج إلى مضخات أو صمامات أو منظمات.
من خلال استخدام توافر واقتصاد وخيارات التحكم في المحرك المضغوط ، يمكن للباحثين إنشاء تأثيرات ملاحظات القوة على HydroHaptics.
كونه مصممًا بمكونات أقل لتكون قابلة للتطوير ، يقلل نظامنا من حساسية التسرب ويكون قابلًا للتكيف مع واجهات أكبر.
معظم المكونات المستخدمة في النظام هي إما أجزاء من المخزون أو مطبوعة ثلاثية الأبعاد.
علاوة على ذلك ، HydroHaptics هو ثنائي الاتجاه بشكل nộitrinsic ، مما يسمح لكلا الحس الإدخال القوي والخروج.
ما يعني ذلك هو أن التكنولوجيا الجديدة تمكن من الاتصال الثنائي بين شخص وشيء يلمسه أو يرتديه.
معًا ، توفر جميع هذه الفوائد فرصًا فريدة لاستكشاف التفاعلات الهابتيكس على الواجهات اللينة وتنمية أجهزة مرنة جديدة.
الآن ، HydroHaptics هو نظام مفتوح المصدر مع خلية هيدروليكية مغلقة ، تحتوي على كمية محددة من السائل ، والتي ترتبط هيدروليكيًا بالسطحين المرنين للخلية.
يتمثل المحرك الهابتيكس في محرك ميكانيكي خطي ، يمكنه توفير ملاحظات القوة من خلال إزاحة السائل ، ونقل القوة إلى الواجهة المرنة.
لتمكين الواجهة من الانحناء ، يتحرك المحرك استجابة للقوة المطبقة على الواجهة المرنة ، مع الحفاظ على الضغط داخل الخلية الهيدروليكية ، الذي يمكن تعديله لتحقيق مستويات صلابة مختلفة.
باستخدام هذا النهج ، يمكن للمستخدمين الشعور بالاهتزازات والنقرات الحادة والمقاومة المتغيرة بينما يحتفظ السطح بلينته ومرنته الطبيعية ، بغض النظر عن كيفية الضغط أو الانحناء أو اللف.
يمكن للمستخدم أن يضغط أو يلوي أو يضغط على كائن مثل فأر كمبيوتر مرن أو قطعة من الملابس أو وسادة ، وستستجيب ذلك بالطريقة التعبيرية والمعنوية ، على سبيل المثال ، من خلال إيقاف تشغيل الضوء أو النحت على الشاشة أو تغيير قناة التلفزيون.
يمكن أيضًا اكتشاف إدخال المستخدم عن طريق مراقبة الضغط الداخلي.
الاستثمار في تكنولوجيا الهابتيكس
تكساس إنسترومنتس (TXN ) هي شركة عملاقة في مجال الشبكات التي تطور رقائق معالجة تماثلية ومضمنة لأسواق متنوعة بما في ذلك الإلكترونيات الشخصية والسيارات ومعدات الاتصالات والصناعية والنظم المؤسسية.
تكساس إنسترومنتس هي أيضًا لاعب رئيسي في صناعة الهابتيكس ، حيث توفر حلولًا متكاملة تشمل محركات هابتيكس ومراقبي شاشات اللمس وبرامج مكتبات لإنشاء ملاحظات تكتيلية في الإلكترونيات الاستهلاكية والمنتجات الصناعية.
تكساس إنسترومنتس (TXN )
بقيمة سوقية تبلغ 160.5 مليار دولار ، تُباع أسهم TXN حاليًا عند 176.93 دولار ، بانخفاض 5.83٪ منذ بداية السنة ولكن بزيادة 26.4٪ منذ أدنى مستوى في أبريل.
تكساس إنسترومنتس لها أرباح لكل سهم (TTM) تبلغ 5.28 دولار ، ومتوسط سعر للسهم تبلغ 33.46 دولار.
تُقدم عائد أرباح يبلغ 3.22٪ للمساهمين.
في 16 أكتوبر ، أعلنت TI عن توزيع أرباح ربع سنوية يبلغ 1.42 دولار لكل سهم من الأسهم العادية.
تم رفع الأرباح بنسبة 4٪ الشهر الماضي ، مما يmark 22 عامًا متتاليًا من الزيادات.
(TXN )
النتائج الأخيرة (الربع الثاني 2025): أعلنت تكساس إنسترومنتس عن إيرادات بلغت 4.45 مليار دولار (+16٪ سنويًا ، +9٪ ربع سنويًا) ، و 1.30 مليار دولار في صافي الدخل ، و 1.41 دولار في أرباح لكل سهم.
الختام
随着 توسع عالم الهابتيكس ونموه ، يمثل HydroHaptics تحولًا في كيفية تفاعلنا مع التكنولوجيا.
من خلال الجمع بين الواجهات اللينة والمرنة مع ملاحظات قوة دقيقة ، تفتح هذه التكنولوجيا الباب أمام تفاعلات أكثر غمرة وطبيعية مع أجهزتنا وبيئاتنا.
من الترفيه الغامر إلى التدريب الطبي والمنازل الذكية ، يمكن أن يعيد هذا التكنولوجيا تعريف كيفية تفاعل البشر مع الآلات.
مراجع:
1. Han, T., Anderson, F., Irani, P., & Grossman, T. (2018). HydroRing: Supporting mixed reality haptics using liquid flow. In Proceedings of the 31st Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology (UIST ’18) (pp. 913–925). Association for Computing Machinery. https://doi.org/10.1145/3242587.3242667
2. Sanz Cozcolluela, A., & Vardar, Y. (2025). Generating multimodal textures with a soft hydro-pneumatic haptic ring. Elsevier BV. https://doi.org/10.2139/ssrn.5170637
3. Shultz, C., & Harrison, C. (2023). Flat Panel Haptics: Embedded electroosmotic pumps for scalable shape displays. In Proceedings of the 2023 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (Article 745). Association for Computing Machinery. https://doi.org/10.1145/3544548.3581547
4. Nash, J. D., Sauvé, K., van Riet, C. M., van Oosterhout, A., Sharma, A., Clarke, C., & Alexander, J. (2025). HydroHaptics: High-Fidelity Force-Feedback on Soft Deformable Interfaces using Hydrostatic Transmission. In A. Bianchi, E. Glassman, W. E. Mackay, S. Zhao, J. Kim, & I. Oakley (Eds.), Proceedings of the 38th Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology (UIST ’25) (Article No. 59). Association for Computing Machinery. https://doi.org/10.1145/3746059.3747679
