HydroHaptics: Bløde overflader med ægte kraftfeedback

Berøring er en af vores vigtigste sanser, og den begynder at udvikle sig allerede før vi er født. Det er faktisk den tidligste sans, der udvikles i menneskelig embryologi.

Som en integreret del af vores liv forekommer berøring, når specialiserede neuroner registrerer taktil information fra huden og overfører den til hjernen, hvor den opfattes som temperatur, tryk, smerte og vibration.

Vores sensoriske neuroner er meget forskellige, med deres ender placeret i forskellige sensoriske strukturer. Disse neuroner arbejder i harmoni for at opdage mange forskellige egenskaber ved berøring.

Efterhånden som vores forståelse af den indviklede sprog for berøring er vokset, er også vores evne til at genskabe den gennem teknologi vokset. Det er her haptik kommer ind, et fremvoksende felt, der omsætter den sensoriske rigdom ved menneskelig berøring til digitale og mekaniske oplevelser.

Afledt af det græske ord ‘haptein’, som betyder kontakt eller at røre, refererer haptik til sansning og manipulation gennem berøring. Det involverer også brug af teknologi til at skabe taktile fornemmelser som vibrationer eller kraftfeedback. Eksempler inkluderer spilcontrollere, smartphone‑vibrationer, robotkirurgi og virtual reality.

Haptik gør det muligt for en bruger at berøre og føle fjerne objekter indirekte. Specielle enheder som joysticks og dataglove giver feedback fra computerprogrammer i form af taktile fornemmelser. Ved at levere kraftfeedback til dem, der interagerer med virtuelle miljøer, skaber haptik en tovejsgennemstrømning af information.

Udviklingen af haptiske teknologier 

Swipe for at rulle →

Siden introduktionen for omkring et halvt århundrede siden har haptik udviklet sig til et sofistikeret felt, hvor fornemmelser som tekstur, temperatur, tryk og endda blødhed kan konstrueres i hverdagsobjekter. Denne nye generation af haptik lover at bringe digitale oplevelser tættere på reel, fysisk interaktion.

Det mangfoldige udvalg af haptiske teknologier, der former nutidens grænseflader, viser, hvor hurtigt teknologien har udviklet sig.

Smartphones og wearables bruger vibrotaktile feedback til at generere vibrationer, mens elektrostatisk haptik i touchscreens og trackpads skaber en illusion af tekstur eller friktion på en ellers glat skærm. Termisk haptik simulerer temperaturændringer for at tilføre mere realisme til virtuelle interaktioner.

Force Feedback tilføjer en fornemmelse af tryk eller bevægelse for at gøre interaktioner mere virkelige. Haptiske aktuatorer & motorer er det, der får dig til at føle modstand på en spilcontroller eller en VR‑enhed.

Udover disse muliggør fremkommende smarte materialer som elektroaktive og magnetorheologiske polymerer, der ændrer form eller fasthed, når de udsættes for elektriske eller magnetiske felter, fleksibel haptisk feedback.

Derefter findes der piezoelektrisk haptik for præcis og lokaliseret feedback ved brug af spænding. Små laterale kræfter påfører små laterale kræfter på huden, mens mikrofluidisk haptik bruger mikroskopiske væskekanaler til at simulere berøringsfornemmelser.

Endnu en teknologi i dette voksende felt er pneumatisk og hydraulisk haptik, som bruges til at simulere grebstyrke, vægt eller påvirkning ved at udnytte luft‑ eller væsketryk.

Blandt disse har hydraulisk haptik fået stor opmærksomhed blandt forskere som en høj‑fidelity haptisk teknologi. Denne fremvoksende teknologi leverer kraftfulde og realistiske fornemmelser, der overgår ældre vibrationsbaserede haptik.

Brugen af væsker her muliggør skabelsen af stærk, præcis og meget dynamisk kraftfeedback. Derudover kan hydrauliske haptiske systemer levere hurtige og realistiske termiske fornemmelser ved hurtigt at cirkulere vand med forskellige temperaturer. Endvidere kan hydrauliske og pneumatiske systemer integreres i bløde, fleksible enheder, hvilket muliggør mere naturlig bærbar haptik, der reducerer brugertræthed og bevarer fingerfærdighed.

Da nuværende haptiske enheder ofte er klodsede og stive, hvilket gør dem uegnede til allestedsnærværende interaktion, har forskere løst dette problem ved at udvikle miniature hydrauliske pumper og aktuatorer, hvilket muliggør fremstilling af små, bærbare enheder, der er langt mere praktiske til daglig brug.

For eksempel samarbejdede forskere fra Autodesk Research, University of Manitoba og University of Toronto for flere år siden om at skabe HydroRing¹, en enhed, der bæres på fingeren for at levere taktile fornemmelser af temperatur, vibration og tryk for at muliggøre mixed-reality haptiske interaktioner.

Når den er aktiv, leverer denne bærbare enhed fornemmelser ved hjælp af væske, der strømmer gennem et tyndt, fleksibelt rør, som bæres over fingerens spids. I passiv tilstand har den minimal indvirkning på brugerens fingerfærdighed og deres opfattelse af stimuli.

For nylig introducerede forskere fra Georgia Tech deres bløde haptiske ring², som kombinerer pneumatiske og hydrauliske aktuatorer for at efterligne blødhed, ruhed og termik på den proximale falanks. Denne ring, som er lavet af EcoFlex 00-30 silikone for at matche de mekaniske egenskaber af menneskelig hud, gør det muligt for bæreren at bruge fingerspidserne til at udforske deres omgivelser.

Dens design muliggør levering af vibration gennem pneumatisk oppustning, termiske fornemmelser gennem cirkulerende vand i et hydraulisk kredsløb, og tryk på samme tid.

Efter at have evalueret ringens effektivitet og gengivelsesteknikker gennemførte forskerne en brugerundersøgelse med 15 deltagere. De fandt en nøjagtighed på op til 90 % i deltagernes evne til at matche virtuelle teksturer med virkelige. Flerdimensionelle adjektivvurderinger indikerer også, at enheden effektivt kommunikerede forskellige taktile fornemmelser på tværs af modaliteter.

For nogle år siden gik forskere fra Carnegie Mellon University videre ved at udvikle hydraulisk-baseret haptik³ så tynd, kun 5 mm, at den kan integreres i en OLED-skærm for at gøre berøringsskærmsmeddelelser fysisk mærkbare.

Den nye displayteknologi kan give brugerne en mere immersiv og interaktiv måde at interagere med meddelelser, trykke på knapper og skrive på tastaturet. Prototypeteknologien kan ifølge forskerne yderligere muliggøre dynamiske grænseflader på andre enheder såsom musikafspillere, spil, elbiler og mere.

Nu har forskere ved University of Bath udviklet en responsiv ny teknologi⁴ kaldet HydroHaptics, der reagerer på selv tryk og klem.

Hvorfor hydraulisk haptik overgår pneumatisk (HydroHaptics forklaret)

Bløde og fleksible grænseflader tilbyder unikt interaktionspotentiale, men lider under begrænset kraftfeedback. Her er pneumatiske tilgange ikke egnede, fordi de mangler respons og præcision, mens mikrohydrauliske løsninger har begrænset input.

Derfor er hydrauliske systemer den perfekte mulighed. Hydrauliske systemer bruger væske som arbejdsvæske, i modsætning til pneumatiske tilgange, der bruger luft, hvis komprimerbarhed begrænser hastighed og nøjagtighed af kraft og udgangsbevægelse. Væsken muliggør større præcision samt mere responsiv udgang.

De nuværende interaktive hydrauliske modeller bruger primært mikrohydraulik, som kan give øget kontrol, men har volumenbegrænsninger, der begrænser grænsefladen til små knapper, hvilket påvirker input‑fleksibilitet og formdiversitet.

Når man designer hydrauliske interaktive systemer, skal man også håndtere lækager, begrænset bagudkørsel og behovet for specialiserede komponenter, hvilket gør det sværere at realisere dem.

Derfor har forskerne skabt HydroHaptics, et nyt system, der muliggør høj‑fidelity kraftfeedback på deformable grænseflader gennem hydrostatisk transmission. Denne platform kan forbedre kvaliteten af kraftfeedback på bløde grænseflader, samtidig med at den bevarer de egenskaber, der muliggør rige brugeroplevelser, dvs. fleksibilitet, blødhed og frihed i input.

Denne teknologi har flere fordele. For det første drives den af en børsteløs DC‑motor og har ikke brug for pumper, ventiler og regulatorer. Ved at udnytte tilgængeligheden, overkommeligheden og kontrolmulighederne i den kompakte motor kan forskerne skabe kraftfeedback‑effekter på HydroHaptics.

Designet med færre komponenter for at være skalerbart reducerer systemets modtagelighed for lækager, samtidig med at det gør det tilpasningsdygtigt til større grænseflader. De fleste komponenter i systemet er enten standarddele eller 3D‑printede.

Derudover er HydroHaptics indbygget tovejs, så den både kan registrere kraftinputinteraktioner og levere kraftfeedback. Det betyder, at den nye teknologi muliggør tovejskommunikation mellem en person og det objekt, de holder eller bærer.

Sammen giver alle disse fordele unikke muligheder for at udforske haptiske interaktioner på bløde grænseflader og udvikle nye deformable enheder.

Nu er HydroHaptics et open‑source system med en forseglet hydraulisk celle, der indeholder en fast mængde væske, som er ukomprimerbar og hydraulisk kobler de to fleksible overflader i cellen. Dette muliggør transmission af tovejs kraft mellem dem.

En lineær mekanisk aktuator fungerer som den haptiske motor, som kan levere kraftfeedback ved at forskyde væsken og overføre kraft til den deformable grænseflade. For at lade grænsefladen deformere, bevæger den samme motor sig som respons på den kraft, der påføres den deformable grænseflade, mens den opretholder trykket i den hydrauliske celle, som kan justeres for at gengive forskellige stivhedsniveauer.

Ved at anvende denne tilgang kan brugere mærke vibrationer, skarpe klik og varierende modstand, mens overfladen bevarer sin naturlige blødhed og fleksibilitet, uanset hvordan man trykker, kniber eller drejer den – “noget, som indtil nu simpelthen ikke har været muligt,” sagde studiets medleder James Nash, som er PhD‑studerende i datalogi ved Bath.

Således kan en person knibe, trykke eller dreje et objekt som en fleksibel computermus, et stykke tøj eller en pude, og objektet vil reagere på en udtryksfuld og meningsfuld måde, for eksempel ved at dæmpe lys, forme på en skærm eller skifte TV‑kanal.

Brugerinput kan også registreres ved at overvåge det interne tryk.

“Input fra brugeren registreres af systemet gennem objektet, og brugeren føler derefter systemets haptiske respons gennem den deformable overflade.”

– Studieleder Professor Jason Alexander fra afdelingen for datalogi ved Bath.

På denne måde muliggør HydroHaptics distinkte haptiske oplevelser på bløde, deformable grænseflader, som i øjeblikket er upraktiske med eksisterende metoder.
Med HydroHaptics åbner forskerne dørene til spændende muligheder for berøringsbaserede interaktioner med hverdagsgenstande. Teknologien kan i høj grad gavne gaming, bærbar teknologi, medicinsk simulering, produktdesign og andre områder.

Den næste bølge af menneske-computer interaktion

Computervidenskabsteamet fra Bath præsenterede deres studie om HydroHaptics på  ACM Symposium on User Interface Software and Technology (UIST ’25) for et par uger siden, hvor papiret modtog en hædersom nævnelse.

I sin nuværende form er systemet i en cylindrisk form, hvor toppen er en deformabel kuppel lavet af silikone, som udgør den eksponerede øverste overflade af cellen, hvis bund også er forseglet med en fleksibel silikonemembran. Lige under cellen er en tryksensor og en skrue‑karrusel, som drives af DC‑motoren.

Når brugeren interagerer med kuplen, f.eks. ved at trykke eller klemme den, forskyder de vandet, hvilket får det til at trykke ned på og udvide den nederste membran. Sensoren registrerer den resulterende trykforøgelse og matcher den til den tilsvarende gestus og kommando.

For at give taktil feedback bruger enheden motoren til at komprimere cellen nedenfra, hvilket presser kuplen opad mod brugerens finger og skaber en fornemmelse af en oscillerende vibration, et tydeligt klik eller en spændt trykknap.

For at demonstrere HydroHaptics’ evne til at forbedre interaktion gennem finmasket kraftfeedback integrerede teamet den i fire hverdagsapplikationer.

En kraftforstærket, deformabel computermus med en blød silikonekuppel, der tillod brugere at forme digitale objekter på en skærm ved at trykke og deformere musens overflade.

En lille interaktiv pude, der leverer haptisk feedback, mens den bevarer sin blødhed. En HydroHaptic-pose blev placeret i puden for at styre smarte enheder, når den trykkes eller klemmes.

En rygsæk, der giver on-body kraftfeedback gennem stropperne. Den leverer smartphone‑meddelelser via skulder‑tryk og -pres, som også kan bruges til navigation.

En 3D‑printet kraftforstærket joystick er forbedret med HydroHaptic‑teknologi for at øge videospilsimmersionen. Den haptiske feedback blev givet til spillere under spillet for at simulere spænding, modstand eller skarp påvirkning.

Disse anvendelser demonstrerer integrationen af kvalitets‑haptisk feedback i bløde, fleksible grænseflader og objekter for første gang. Teamet ser også stort potentiale for deres teknologi på tværs af et bredt udvalg af interaktive enheder.

“Vores eksperimenter viser, at dette er et pålideligt system, der gør det muligt for et menneske at interagere med bløde objekter på en meningsfuld måde, som vil forbedre den måde, vi lever og arbejder på.”

– Professor Jason Alexander

For at illustrere HydroHaptics’ potentiale gav han eksemplet med en bruger, der mærker fysiske effekter i den pude, de læner sig op ad, som spejler, hvad der sker på TV’et foran dem. For eksempel vibration i puden, når en bil kører på en bumpet vej på TV’et, eller at puden bliver fast, når nogen rammer en hård væg. Et andet eksempel er rygsækkebæreren, som ikke behøver sin telefon til navigation, da stropperne guider dem gennem blide klem på skulderen.

“Dette er blot to af de mange måder, denne teknologi kan integreres i vores liv i den ikke så fjerne fremtid.”

– Alexander 

For at evaluere deres teknologis ydeevne gennemførte teamet en række tekniske vurderinger ved hjælp af en højpræcisions robotarm og udførte en brugerundersøgelse. Under undersøgelsen demonstrerede teamet HydroHaptics’ evne til at skabe distinkte haptiske effekter med en gennemsnitlig identifikationsnøjagtighed på 82,6 % på tværs af alle effekter og 92,8 % på den mest distinkte effekt.

Mens andre forskerhold også arbejder på bløde, deformable grænseflader og har produceret prototyper, der viser stærkt lokaliserede fornemmelser eller forskellige niveauer af lav‑fidelity feedback, har de ikke nået HydroHaptics’ niveau af skala, præcision og opløsning.

Teamet tror, at HydroHaptics‑produkter kan være markedsklare snart, hvis interessen for deres teknologi er nogen indikator. “Med tilstrækkelige ressourcer ville det ikke være urealistisk, at dette er i et produkt om et år eller to,” sagde Professor Alexander.

Men naturligvis skal teamet først forfine den haptiske motor, så dens størrelse kan reduceres og gøres egnet til kommercielle anvendelser.

Systemet er heller ikke uden sine tekniske begrænsninger. Som papiret bemærker, kan luft blive fanget i den hydrauliske celle eller lække ind i systemet over tid, hvilket kan reducere ydeevnen. Derudover skaber højt udgangstryk behov for betydelig strøm, hvilket kan føre til termiske problemer.

Når det gælder den haptiske motor, afhænger teamets tilgang af, at den er stiv, og selvom den kan adskilles via fleksibel slange, skal den forblive forbundet med grænsefladen, hvilket ikke altid er gennemførligt for fuldt deformable grænseflader. Undersøgelsen bemærkede:

“HydroHaptics repræsenterer et meningsfuldt skridt mod det langsigtede mål om at opnå fuldt deformable haptiske kraftfeedback‑systemer, og fremtidigt arbejde bør sigte mod at reducere antallet og størrelsen af stive komponenter.”

Investering i haptisk teknologi

Texas Instruments (TXN ) er en halvledergigant, der udvikler analoge og indlejrede behandlingschips til forskellige markeder, herunder personlige elektronik, bilindustri, kommunikationsudstyr, industri og virksomheds‑systemer.
TI er også en stor aktør inden for haptik‑industrien og leverer integrerede løsninger, der inkluderer haptik‑drivere, touch‑skærm‑kontrollere og software‑biblioteker til at generere taktil feedback i forbrugerelektronik og industrielle produkter.

Texas Instruments (TXN )

Med en markedsværdi på 160,5 mia. $, handles TXN‑aktier i øjeblikket til 176,93 $, ned 5,83 % år‑til‑dato men op 26,4 % siden april‑bunden. TXN‑aktier nåede faktisk en rekordhøj (ATH) på 221,69 $ i juli.
Texas Instruments har en EPS (TTM) på 5,28 og en P/E (TTM) på 33,46. En udbytte‑afkast på 3,22 % tilbydes aktionærerne. Den 16. oktober erklærede TI et kvartals‑kontantudbytte på 1,42 $ pr. aktie i almindelige aktier. Udbyttet blev hævet med 4 % sidste måned, hvilket markerer 22 på hinanden følgende år med stigninger.

Seneste resultater (Q2 2025): Texas Instruments rapporterede 4,45 mia. $ i omsætning (+16 % YoY, +9 % QoQ), ca. 1,30 mia. $ i nettoresultat og 1,41 $ EPS. Ledelsen forventer Q3‑omsætning på 4,45–4,80 mia. $ i fri pengestrøm (TTM) var ca. 1,8 mia. $ i Q2‑2025‑rapporten.

Konklusion

Efterhånden som haptikverdenen udvides og vokser, repræsenterer HydroHaptics et paradigmeskift i hvordan vi vil røre ved og blive rørt af teknologi. Ved at kombinere bløde, deformable grænseflader med præcis kraftfeedback åbner teknologien døren til rigere, mere naturlige interaktioner med vores enheder og omgivelser.

Fra immersiv underholdning til medicinsk træning og smarte hjem kan denne teknologi omdefinere, hvordan mennesker og maskiner kommunikerer.

Referencer:

1. Han, T., Anderson, F., Irani, P., & Grossman, T. (2018). HydroRing: Støtter mixed reality haptik ved brug af væskestrøm. I Proceedings af den 31. årlige ACM Symposium on User Interface Software and Technology (UIST ’18) (s. 913–925). Association for Computing Machinery. https://doi.org/10.1145/3242587.3242667
2. Sanz Cozcolluela, A., & Vardar, Y. (2025). Generering af multimodale teksturer med en blød hydro‑pneumatisk haptisk ring. Elsevier BV. https://doi.org/10.2139/ssrn.5170637
3. Shultz, C., & Harrison, C. (2023). Fladpanel‑haptik: Indlejrede elektroosmose‑pumper til skalerbare form‑displays. I Proceedings af 2023 CHI‑konferencen om menneskelige faktorer i computersystemer (Artikel 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: Høj‑fidelity kraft‑feedback på bløde deformable grænseflader ved brug af hydrostatisk transmission. I A. Bianchi, E. Glassman, W. E. Mackay, S. Zhao, J. Kim, & I. Oakley (Eds.), Proceedings af den 38. årlige ACM Symposium on User Interface Software and Technology (UIST ’25) (Artikel nr. 59). Association for Computing Machinery. https://doi.org/10.1145/3746059.3747679