HydroHaptics: Zachte oppervlakken met echte krachtfeedback

Aanraking is een van onze belangrijkste zintuigen, en het begint zich al te ontwikkelen voordat we geboren worden. Het is eigenlijk het eerste zintuig dat zich ontwikkelt in de menselijke embryologie.

Als een integraal onderdeel van ons leven treedt aanraking op wanneer gespecialiseerde neuronen tactiele informatie van de huid waarnemen en deze naar de hersenen overbrengen, waar het wordt waargenomen als temperatuur, druk, pijn en vibratie.

Onze sensorische neuronen zijn zeer divers, met hun uiteinden in verschillende sensorische structuren. Deze neuronen werken in harmonie om vele verschillende kwaliteiten van aanraking te detecteren.

Naarmate ons begrip van de ingewikkelde taal van aanraking groeit, groeit ook ons vermogen om deze te reproduceren via technologie. Hier komt haptiek om de hoek kijken, een opkomend veld dat de sensorische rijkdom van menselijke aanraking vertaalt naar digitale en mechanische ervaringen.

Afgeleid van het Griekse woord ‘haptein’, wat contact of aanraking betekent, verwijst haptiek naar het waarnemen en manipuleren via aanraking. Het omvat ook het gebruik van technologie om tactiele sensaties zoals vibraties of kracht‑terugkoppeling te creëren. Voorbeelden zijn gamecontrollers, vibraties van smartphones, robotische chirurgie, en virtual reality.

Haptiek stelt een gebruiker in staat om indirect afstandsobjecten aan te raken en te voelen. Speciale apparaten zoals joysticks en datagloves bieden feedback van computerapplicaties in de vorm van tactiele sensaties. Door geforceerde feedback te bieden aan degenen die met virtuele omgevingen interageren, creëert haptiek een bidirectionele informatiestroom.

De evolutie van haptische technologieën 

Veeg om te scrollen →

Sinds de introductie ongeveer een halve eeuw geleden, is haptiek geëvolueerd tot een geavanceerd veld waarin sensaties zoals textuur, temperatuur, druk en zelfs zachtheid in alledaagse objecten kunnen worden geengineerd. Deze nieuwe generatie haptiek belooft digitale ervaringen dichter bij echte, fysieke interactie te brengen.

Het diverse scala aan haptische technologieën die de interfaces van vandaag vormen, laat zien hoe snel de technologie is gevorderd.

Smartphones en wearables gebruiken vibrotactiele feedback om vibraties te genereren, terwijl elektrostatische haptiek in touchscreens en trackpads een illusie van textuur of wrijving creëert op een verder glad scherm. Thermische haptiek simuleert temperatuursveranderingen om meer realiteit aan virtuele interacties toe te voegen.

Force Feedback voegt een gevoel van druk of beweging toe om interacties realistischer te laten aanvoelen. Haptische actuatoren & motoren zorgen ervoor dat je weerstand voelt op een gamecontroller of een VR‑apparaat.

Naast deze technologieën maken opkomende slimme materialen zoals elektroactieve en magnetorheologische polymeren, die van vorm of stevigheid veranderen bij blootstelling aan elektrische of magnetische velden, flexibele haptische feedback mogelijk.

Daarna zijn er piezo‑elektrische haptieken voor precieze en gelokaliseerde feedback met behulp van spanning. Kleine laterale krachten passen kleine laterale krachten toe op de huid, terwijl microfluidische haptiek kleine vloeistofkanalen gebruikt om aanraking sensaties te simuleren.

Een andere technologie in dit groeiende veld is pneumatische en hydraulische haptiek, die wordt gebruikt om gripkracht, gewicht of impact te simuleren door lucht‑ of vloeistofdruk te benutten.

Onder deze heeft hydraulische haptiek veel aandacht gekregen bij onderzoekers als een haptische technologie met hoge fideliteit. Deze opkomende technologie biedt krachtige en realistische sensaties die de mogelijkheden van oudere op vibratie gebaseerde haptiek overtreffen.

Het gebruik van vloeistoffen maakt de creatie van sterke, precieze en zeer dynamische kracht‑terugkoppeling mogelijk. Bovendien kunnen hydraulische haptische systemen snelle en realistische thermische sensaties bieden door water met verschillende temperaturen snel te laten circuleren. Daarnaast kunnen hydraulische en pneumatische systemen worden geïntegreerd in zachte, flexibele apparaten, waardoor meer natuurlijke draagbare haptiek ontstaat die gebruikersvermoeidheid vermindert en de behendigheid behoudt.

Aangezien huidige haptische apparaten vaak omvangrijk en rigide zijn, waardoor ze ongeschikt zijn voor alomtegenwoordige interactie, hebben onderzoekers dit nadeel aangepakt door miniatuur hydraulische pompen en actuatoren te ontwikkelen, waardoor kleine draagbare apparaten veel praktischer worden voor dagelijks gebruik.

Bijvoorbeeld, enkele jaren geleden werkten onderzoekers van Autodesk Research, de Universiteit van Manitoba en de Universiteit van Toronto samen om HydroRing¹ te creëren, een apparaat dat op de vinger wordt gedragen om tactiele sensaties van temperatuur, vibratie en druk te leveren voor mixed‑reality haptische interacties.

Wanneer actief, levert dit draagbare apparaat sensaties met behulp van vloeistof die door een dunne, flexibele buis stroomt die over het vingertop wordt gedragen. In passieve modus heeft het minimale impact op de behendigheid van de gebruiker en hun waarneming van stimuli.

Meer recentelijk introduceerden onderzoekers van Georgia Tech hun zachte haptische ring², die pneumatische en hydraulische actuatie combineert om zachtheid, ruwheid en thermiek op de proximale falanx na te bootsen. Deze ring, gemaakt van EcoFlex 00-30 siliconen om de mechanische eigenschappen van menselijke huid te evenaren, stelt dragers in staat hun vingertoppen te gebruiken om hun omgeving te verkennen.

Het ontwerp maakt het mogelijk vibratie te leveren via pneumatische inflatie, thermische sensaties via circulerend water in een hydraulisch circuit, en tegelijkertijd druk.

Na het evalueren van de effectiviteit van de ring en rendertechnieken voerden de onderzoekers een gebruikerstest uit met 15 deelnemers. Ze vonden een nauwkeurigheidspercentage tot 90% in het vermogen van deelnemers om virtuele texturen aan echte te koppelen. Meerdimensionale adjectiefbeoordelingen geven ook aan dat het apparaat effectief verschillende tactiele sensaties over verschillende modaliteiten communiceerde.

Een paar jaar geleden gingen onderzoekers van Carnegie Mellon University de technologie verder door hydraulische haptiek te ontwikkelen³ die dun genoeg is, slechts 5 mm, om in een OLED‑scherm te worden geplaatst zodat touchscreenmeldingen fysiek voelbaar zijn.

De nieuwe displaytechnologie kan gebruikers een meer meeslepende en interactieve manier bieden om met meldingen om te gaan, knoppen te drukken en op het toetsenbord te typen. Volgens de onderzoekers kan de prototype‑technologie ook dynamische interfaces op andere apparaten mogelijk maken, zoals muziekspelers, games, elektrische voertuigen en meer.

Nu hebben onderzoekers van de Universiteit van Bath een responsieve nieuwe technologie ontwikkeld⁴ genaamd HydroHaptics die reageert op zelfs tikken en knijpen.

Waarom hydraulische haptiek beter presteert dan pneumatiek (HydroHaptics uitgelegd)

Zachte en flexibele interfaces bieden unieke interactiemogelijkheden maar lijden onder beperkte kracht‑terugkoppeling. Hier zijn pneumatische benaderingen niet geschikt omdat ze gebrek aan responsiviteit en precisie hebben, terwijl microhydraulische oplossingen beperkte invoer hebben.

Dus zijn hydraulische systemen de perfecte optie. Hydraulische systemen gebruiken vloeistof als werkvloeistof, in tegenstelling tot pneumatische benaderingen die lucht gebruiken, waarvan de compressibiliteit de snelheid en nauwkeurigheid van kracht en verplaatsing van de output beperkt. De vloeistof maakt grotere precisie en een responsievere output mogelijk.

De huidige interactieve hydraulische modellen gebruiken voornamelijk microhydraulica, die meer controle kan bieden maar volumebeperkingen heeft, waardoor de interface beperkt wordt tot kleine knoppen, wat op zijn beurt de invoerflexibiliteit en vormdiversiteit beïnvloedt.

Bij het ontwerpen van hydraulische interactieve systemen moet men ook omgaan met lekken, beperkte terugrijbaarheid en de noodzaak van gespecialiseerde componenten, waardoor het moeilijker wordt om ze te realiseren.

Daarom hebben de onderzoekers HydroHaptics gecreëerd, een nieuw systeem dat high‑fidelity kracht‑terugkoppeling op vervormbare interfaces mogelijk maakt via hydrostatische transmissie. Dit platform kan de kwaliteit van kracht‑terugkoppeling op zachte interfaces verbeteren, terwijl het de eigenschappen behoudt die rijke gebruikerservaringen mogelijk maken, namelijk flexibiliteit, zachtheid en vrijheid van invoer.

Deze technologie brengt verschillende voordelen met zich mee. Ten eerste wordt het aangedreven door een borstelloze DC‑motor en heeft het geen pompen, kleppen en regelventielen nodig. Door gebruik te maken van de beschikbaarheid, betaalbaarheid en regelopties van de compacte motor, kunnen de onderzoekers kracht‑terugkoppelingseffecten creëren op HydroHaptics.

Het ontwerp met minder componenten om schaalbaar te zijn vermindert de vatbaarheid van het systeem voor lekken en maakt het aanpasbaar voor grotere interfaces. De meeste gebruikte componenten zijn ook standaardonderdelen of 3D‑geprint.

Bovendien is HydroHaptics intrinsiek bidirectioneel om zowel het detecteren van krachtinvoerin interacties als het leveren van kracht‑terugkoppeling mogelijk te maken. Dit betekent dat de nieuwe technologie tweewegcommunicatie mogelijk maakt tussen een persoon en het object dat ze vasthouden of dragen.

Samen bieden al deze voordelen unieke kansen om haptische interacties op zachte interfaces te verkennen en nieuwe vervormbare apparaten te ontwikkelen.

Nu is HydroHaptics een open‑source systeem met een afgesloten hydraulische cel, die een vaste hoeveelheid vloeistof bevat, die oncompressibel is en hydraulisch de twee flexibele oppervlakken van de cel koppelt. Dit maakt de transmissie van bidirectionele kracht tussen hen mogelijk.

Een lineaire mechanische actuator fungeert als de haptische motor, die kracht‑terugkoppeling kan bieden door de vloeistof te verplaatsen, waardoor kracht naar de vervormbare interface wordt overgebracht. Om de interface te laten vervormen, beweegt dezelfde motor in reactie op de kracht die op de vervormbare interface wordt uitgeoefend, terwijl de druk binnen de hydraulische cel behouden blijft, die verstelbaar is om verschillende stijfheidsniveaus te renderen.

Met deze aanpak kunnen gebruikers vibraties, scherpe klikken en variërende weerstand voelen terwijl het oppervlak zijn natuurlijke zachtheid en flexibiliteit behoudt, ongeacht hoe men drukt, knijpt of draait, “iets dat tot nu toe simpelweg niet mogelijk was,” zei studiegroepco‑lead James Nash, een PhD‑student Computerwetenschappen aan Bath.

Dus kan een individu een object knijpen, tikken of draaien, zoals een buigbare computermuis, een kledingstuk of een kussen, en dat object zal op een expressieve en betekenisvolle manier reageren, bijvoorbeeld door het licht te dimmen, te modelleren op een scherm, of het TV‑kanaal te wijzigen.

Gebruikersinvoer kan ook worden gedetecteerd door de interne druk te monitoren.

“Invoer van de gebruiker wordt door het systeem via het object waargenomen, en de gebruiker voelt vervolgens de haptische respons van het systeem via het vervormbare oppervlak.”

– Studieleider Professor Jason Alexander van de afdeling Computerwetenschappen van Bath.

Op deze manier maakt HydroHaptics onderscheidende haptische ervaringen mogelijk op zachte, vervormbare interfaces, die momenteel onpraktisch zijn met bestaande benaderingen.
Met HydroHaptics openen de onderzoekers de deuren naar spannende mogelijkheden voor aanraking‑gebaseerde interacties met alledaagse voorwerpen. De technologie kan gaming, draagbare technologie, medische simulatie, productontwerp en andere gebieden sterk ten goede komen.

De volgende golf van mens‑computerinteractie

Het team van computerwetenschappers van Bath presenteerde hun studie over HydroHaptics op het ACM Symposium on User Interface Software and Technology (UIST ’25) enkele weken geleden, waar het paper een eervolle vermelding kreeg.

In de huidige vorm heeft het systeem een cilindrische vorm, aan de bovenkant een vervormbare koepel van siliconen, die het blootgestelde bovenvlak van de cel vormt, waarvan de onderkant ook is afgedicht met een flexibele siliconenmembranen. Direct onder de cel bevindt zich een druksensor en een schroefcarrosserie, die wordt aangedreven door de DC‑motor.

Wanneer de gebruiker met de koepel interageert, bijvoorbeeld door erop te drukken of te knijpen, verplaatst hij het water, waardoor het naar beneden drukt op en de onderste membraan uitstrekt. De sensor detecteert de resulterende druktoename en koppelt deze aan de overeenkomstige gebaar en bijbehorende opdracht.

Om tactiele feedback te bieden, gebruikt het apparaat de motor om de cel van onderen samen te drukken, waardoor de koepel omhoog wordt geduwd tegen de vinger van de gebruiker, waardoor een gevoel van een oscillerende vibratie, een duidelijk klikgeluid of een gespannen drukknop ontstaat.

Om de capaciteit van HydroHaptics te demonstreren in het verbeteren van interactie via fijnmazige kracht‑terugkoppeling, integreerde het team het in vier alledaagse toepassingen.

Een krachtversterkte, vervormbare computermuis met een zachte siliconenkoepel die gebruikers in staat stelde digitale objecten op een scherm te modelleren door de muisoppervlakte te drukken en te vervormen.

Een klein interactief kussen dat haptische feedback levert terwijl het zijn zachtheid behoudt. Een HydroHaptic‑pouch werd in het kussen geplaatst om slimme apparaten te bedienen wanneer erop wordt gedrukt of geknepen.

Een rugzak die kracht‑terugkoppeling op het lichaam biedt via de riemen. Het leverde smartphone‑meldingen via schoudertikken en -drukken, die ook voor navigatie kunnen worden gebruikt.

Een 3D‑geprinte krachtversterkte joystick is verbeterd met HydroHaptic‑technologie om de onderdompeling in videogames te vergroten. De haptische feedback werd aan spelers gegeven tijdens het spel om spanning, weerstand of een scherpe impact te simuleren.

Deze toepassingen demonstreren voor het eerst de integratie van kwalitatieve haptische feedback in zachte, flexibele interfaces en objecten. En het team ziet veel potentieel voor hun technologie over een breed scala aan interactieve apparaten.

“Onze experimenten tonen aan dat dit een betrouwbaar systeem is om een mens toe te staan op een betekenisvolle manier met zachte objecten te interageren, wat de manier waarop we leven en werken zal verbeteren.”

– Professor Jason Alexander

Om het potentieel van HydroHaptics te illustreren, gaf hij het voorbeeld van een gebruiker die fysieke effecten voelt in het kussen waarop hij leunt, wat overeenkomt met wat er op de tv voor hem gebeurt. Bijvoorbeeld, de vibratie in het kussen wanneer een auto over een hobbelige weg rijdt op de tv, of het kussen dat hard wordt wanneer iemand tegen een stevige muur botst. Een ander voorbeeld is de rugzakdrager, die zijn telefoon niet nodig heeft voor navigatie omdat de riemen hem via zachte knijpen naar de schouder leiden.

“Dit zijn slechts twee van de vele manieren waarop deze technologie in de nabije toekomst in ons leven kan worden geïntegreerd.”

– Alexander 

Om de prestaties van hun technologie te evalueren, voerde het team een reeks technische beoordelingen uit met een hoogprecisie robotarm en voerde een gebruikerstest uit. Tijdens de test toonde het team de mogelijkheid van HydroHaptics om onderscheidende haptische effecten te creëren met een gemiddelde identificatienauwkeurigheid van 82,6% over alle effecten en 92,8% voor het meest onderscheidende effect.

Hoewel andere onderzoeksteams ook werken aan zachte, vervormbare interfaces en prototypes hebben geproduceerd die sterk gelokaliseerde sensaties of verschillende niveaus van low‑fidelity feedback tonen, hebben ze het schaal‑, precisie‑ en resolutieniveau van HydroHaptics niet bereikt.

Het team gelooft dat HydroHaptics‑producten binnenkort marktgereed kunnen zijn, als de interesse in hun technologie een indicatie is. “Gezien voldoende middelen zou het niet onrealistisch zijn dat dit binnen een jaar of twee in een product terechtkomt,” zei Professor Alexander.

Maar uiteraard moet het team eerst de haptische motor verfijnen zodat de omvang kan worden verminderd en geschikt wordt voor commerciële toepassingen.

Het systeem kent ook technische beperkingen. Zoals het paper opmerkt, kan lucht gevangen raken in de hydraulische cel of na verloop van tijd in het systeem lekken, wat de prestaties kan verminderen. Bovendien vereist een hoge uitgangsdruk aanzienlijke energie, wat kan leiden tot thermische problemen.

Wat de haptische motor betreft, hangt de aanpak van het team af van een rigide constructie, en hoewel deze via flexibele buisjes kan worden gescheiden, moet hij verbonden blijven met de interface, wat niet altijd haalbaar is voor volledig vervormbare interfaces. De studie merkte op:

“HydroHaptics vertegenwoordigt een betekenisvolle stap richting het langetermijndoel om volledig vervormbare haptische kracht‑terugkoppeling systemen te realiseren, en toekomstig werk moet zich richten op het verminderen van het aantal en de grootte van rigide componenten.”

Investeren in haptische technologie

Texas Instruments (TXN ) is een halfgeleidergigant die analoge en ingebedde verwerkingschips ontwikkelt voor diverse markten, waaronder persoonlijke elektronica, automotive, communicatietechniek, industriële en bedrijfsystemen.
TI is ook een belangrijke speler in de haptiekindustrie, die geïntegreerde oplossingen biedt die haptische drivers, touchscreen‑controllers en softwarebibliotheken omvatten voor het genereren van tactiele feedback in consumentenelektronica en industriële producten.

Texas Instruments (TXN )

Met een marktkapitalisatie van $160,5 miljard, worden TXN‑aandelen momenteel verhandeld tegen $176,93, een daling van 5,83 % YTD maar een stijging van 26,4 % sinds het laagste punt in april. TXN‑aandelen bereikten in juli een recordhoogte (ATH) van $221,69.
Texas Instruments heeft een EPS (TTM) van 5,28 en een P/E (TTM) van 33,46. Een dividendrendement van 3,22 % wordt aan aandeelhouders aangeboden. Op 16 oktober verklaarde TI een kwartaaldividend van $1,42 per gewone aandeel. Het dividend werd vorige maand met 4 % verhoogd, wat 22 opeenvolgende jaren van stijgingen betekent.

Recente resultaten (Q2 2025): Texas Instruments rapporteerde $4,45 miljard aan omzet (+16 % YoY, +9 % QoQ), ongeveer $1,30 miljard aan nettowinst, en $1,41 EPS. Het management gaf Q3‑omzetdoel van $4,45–$4,80 miljard. Vrije kasstroom (TTM) was ongeveer $1,8 miljard in het Q2‑2025 rapport.

Conclusie

Naarmate de wereld van haptiek zich uitbreidt en groeit, vertegenwoordigt HydroHaptics een paradigmaverschuiving in hoe we door technologie zullen aanraken en aangeraakt worden. Door zachte, vervormbare interfaces te combineren met precieze kracht‑terugkoppeling, opent de technologie de deur naar rijkere, meer natuurlijke interacties met onze apparaten en omgevingen.

Van meeslepende entertainment tot medische training en slimme huizen, deze technologie zou de manier waarop mensen en machines communiceren kunnen herdefiniëren.

Referenties:

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