CUTE Wearables kan snart endre måten vi samhandler med forbrukerprodukter på

Et team av innovative ingeniører fra Zürich har nylig avduket et nytt haptisk sensorsystem som kan revolusjonere hvordan folk kommuniserer med elektronikk. I flere år har elektronikk vært avhengig av et enkelt eller totrinns aktuatordrevet haptisk system. Tenk på summingen fra telefonen din når du har stillemodus aktivert. CUTE‑wearables planlegger å utvide disse mulighetene og lage elektronikk som utnytter huden din som et kommunikasjonsmedium.

Wearables, spill og annen elektronikk bruker haptisk tilbakemelding for å varsle deg om bestemte forhold. Den mest vanlige metoden for å gi haptisk tilbakemelding i elektronikk er å bruke aktuatorer. Disse små motorene kan slås av og på for å gi vibrasjoner når det er nødvendig.

Denne tilnærmingen er effektiv for å varsle deg, men utnytter ikke fullt ut at huden er det største organet i kroppen din. Den er fylt med sensoriske reseptorer og kan skille mellom et lett klikk og et knepp. Dermed strekker hudens perseptuelle evner seg langt utover den enkle vibrasjonen telefonen din lager når du får et anrop. Etter å ha innsett dette tapte muligheten, har ingeniører gått i gang med å lage en haptisk sensor som kan håndtere flere typer interaksjoner.

CUTE Wearables Studie

Studien «Kutane elektrohydrauliske (CUTE) bærbare enheter for behagelige bredbåndshaptiske signaler»¹ ble publisert i Advanced Science denne måneden. Studien går i dybden på konseptet med å bruke hydraulisk forsterkede selvhelbredende elektrostatiske (HASEL) kunstige muskler for å lage mer kapable haptiske enheter.

CUTE‑wearables kan gjøre mer enn å levere den irriterende summingen som finnes i dagens elektronikk. Studien demonstrerer en systemarkitektur og en ny bærbar enhet som tilbyr flere taktile sensasjoner, inkludert klemme, tappe, gni og mer.

Kilde – Advanced Science

Den elektrisk drevne sensoren kan formidle et enormt utvalg av sensasjoner som ble funnet å være mer behagelige enn den tradisjonelle summingen. For eksempel, forestill deg å sende noen et knepp på sosiale medier, og de plutselig føler det i virkeligheten. Nå, ta konseptet videre og forestill deg å dele hjerteslaget ditt med en kjær over hele planeten.

Myk Aktuator

For å skape en realistisk og livaktig berøringsfølelse brukte ingeniørene myke elektrohydrauliske zip‑aktuatorer. Enhetene benytter et termoplastisk skall fylt med flytende dielektrisk materiale som gjør dem fleksible. På hver side av skallet får elektrodene overflaten til å deformeres og endres når strøm påføres, og zipper mot midten av enheten. Spesielt oppnådde teamet et aktueringsslag på 2,44 mm.

Merkbart utnytter CUTE‑wearable en stabel på ti aktuatorposer for å forbedre aktueringskraft og -kapasitet. De kompakte aktuatorene er energieffektive og gjør det mulig for enheten å tilpasse haptisk tilbakemelding for å dekke et bredt spekter av krav.

CUTE Wearables Test

Ingeniørene testet sin CUTE‑wearable‑enhet på en rekke måleparametere. Teamet begynte med å samle 14 urelaterte deltakere for å teste gjenkjenneligheten av hver haptisk sensasjon. Gruppen besto av 7 kvinner og 7 menn i alderen 22 til 52 år.

Hver deltaker ble plassert i en komfortabel stol. Deres ikke‑dominante hånd ble lagt på en armlene, og en skjerm, trådløs mus og støydempende øretelefoner ble brukt for å dempe eventuell ekstern forstyrrelse. Ingeniørene begynte deretter å kommunisere ved hjelp av haptisk tilbakemelding.

Etter hver cue ble deltakerne bedt om å bestemme hvilket spenningsmønster som best matchet den haptiske tilbakemeldingen. Totalt ble seks haptiske signaler brukt med frekvenser fra 0–200 Hz. Hver cue var omtrent 6 s lang.

Etter å ha hørt cueen, valgte deltakeren hvordan den føltes på et emosjonelt diagram. Denne delen av testen hjalp ingeniørene med å fastslå at CUTE‑wearables gir en komfortabel opplevelse. Merkbart var den eneste haptiske tilbakemeldingen som ble rangert som irriterende den tradisjonelle som finnes i mobiltelefonen din.

CUTE Wearables Testresultater

Testresultatene var imponerende. Ingeniørene fant at 97,9 % av deltakerne kunne nøyaktig bestemme hver av de seks cueene med liten innsats. Merkbart oppnådde seks av de testede en perfekt poengsum, noe som betyr at de kunne formidle ulike sensasjoner fra avslapning til spenning ved hjelp av enheten. Imponerende var også at enheten kunne generere krefter på over 2,3 N ved avstander på +8,0 mm.

CUTE Wearables Fordeler

Mange fordeler kan gjøre et mer komplekst og kapabelt haptisk system til en spillveksler. Forestill deg å kunne vite hvem som ringer uten å se, basert på vibrasjonen eller følelsen du får fra sensoren. Evnen til å tilby varierte taktile sensasjoner gjør det mulig for ingeniører å skape mer engasjerende og nyttige applikasjoner.

Kompakt

En annen viktig grunn til at mange ser denne forskningen som avgjørende for å skape morgendagens elektronikk, er at de fleste haptiske systemer i dag er avhengige av tunge aktuatorer. Dette kravet begrenser størrelsen på elektronikk som kan levere haptisk tilbakemelding og øker den totale vekten. CUTE‑wearables‑arkitekturen eliminerer dette problemet ved å skape en tilpasset kompakt tilbakemeldingssensor som kan støtte de minste wearables.

Komfortabel

Komfort er en av de viktigste tingene som mange ingeniører av wearables ser ut til å glemme. Ingen vil være ukomfortabel hele dagen, selv om det betyr at de kan ta samtaler fra håndleddet. CUTE‑wearables har en ergonomisk design og materialer som er laget for å føles som menneskelig hud. I tillegg vil ikke disse enhetene bli varme, selv etter langvarig bruk. Dermed er de ideelle for langvarige wearables og andre applikasjoner hvor lette alternativer er best.

Stille

En annen stor fordel med CUTE‑wearables er at de er designet for å være stille. Telefonen din kan være i stillemodus, men alle kan høre vibrasjonen i lommen. I tillegg må du fortsatt ta den frem for å se hvem som ringer, eller se på smartklokken din. CUTE‑wearables ville eliminere dette mystet ved å la deg lage spesiell haptisk tilbakemelding for hver innringer. Denne tilnærmingen gir ekstra diskresjon når det trengs.

Sikker

Sikkerhet er hovedbekymringen for brukere og utviklere av CUTE‑wearables. Disse enhetene har en rekke designelementer og beskyttelsestiltak for å sikre at du ikke trenger å bekymre deg for elektrisk støt, brann eller andre mulige risikoer. For eksempel integrerer CUTE‑wearables en elastomerisk membran og bruker aktuatorinnkapsling for å forhindre fare for brukeren. I tillegg bruker enheten kun lavmotstands‑elektroder, noe som ytterligere reduserer risikoen for støt.

Energieffektiv

En av de største fordelene med CUTE‑wearable‑teknologi er dens energieffektivitet. Enheten som ble testet viste at den kun krevde 3,0 mW når den holdt en utvidet posisjon. Dette lave energiforbruket betyr at flere aktuatorer kan brukes i prosjekter. I tillegg har CUTE‑wearables lengre batterilevetid, noe som gjør dem ideelle for neste generasjons wearables som skal lanseres på markedet i de kommende månedene.

CUTE Wearables Applikasjoner

Bortsett fra å kunne drive lette wearablesystemer som kan tilby flere taktile responser og kommunikasjon, finnes det flere andre applikasjoner som denne teknologien kan forbedre. For eksempel kan denne teknologien integreres i VR‑ og AR‑systemer for å øke realismen.

Den kan også fungere som en måte å gi ikke‑visuelle retninger til sjåfører eller til og med synshemmede. Forestill deg at din smarte wearable banker deg på høyre side av håndleddet for å indikere at du skal gå til høyre, eller klemmer håndleddet ditt for å signalisere at du nærmer deg den utgangen du trenger.

Sikkerhetssystemer

Et annet brukstilfelle ville være å lage sikkerhetsadvarselssystemer som inkluderer taktil tilbakemelding. Disse systemene ville være ideelle for travle og støyende miljøer som krever overvåking av komplekse målinger. I fremtiden kan et enkelt knepp på håndleddet informere en sikkerhetsinspektør om at de må stenge en ventil eller utføre andre handlinger.

CUTE Wearables Forskere

Forskning for CUTE‑wearables‑studien ble utført ved Max Planck‑instituttet for intelligente systemer. Spesielt ble Haptic Intelligence‑avdelingen tildelt oppgaven med å gjøre enheten funksjonell. De fikk bistand fra Katherine J. Kuchenbecker, samt fra Robotic Materials‑avdelingen. Nå søker teamet å utvide sin skapelse og se hvilke andre brukstilfeller som kan oppnås.

Selskaper som kan introdusere CUTE Wearables‑teknologi og blomstre

Flere selskaper kan dra nytte av detaljene i denne studien. Fra smartklokke‑ og telefonprodusenter til smarte bil‑ og klesfabrikker finnes det mange brukstilfeller for denne teknologien. Her er ett selskap som kan oppnå umiddelbare fordeler ved integrering.

Garmin

Garmin (GRMN ) kom inn på markedet som leverandør av navigasjonssystemer i 1989. Opprinnelig kalt ProNAV, startet selskapets grunnleggere, Gary Burrell og Min Kao, med fokus på luftfart og maritim aktivitet. Ti år senere hadde teknologien deres utviklet seg nok til å være levedyktig i håndholdte enheter laget for den gjennomsnittlige bilføreren.

Garmin er en ledende GPS‑leverandør og et av de mest kjente navnene i bransjen. Den har utvidet sitt tilbud til å inkludere wearables, treningssporere, hundesporere og mye mer. Integreringen av et CUTE‑wearables‑tilbakemeldingssystem kan åpne døren for mer kapable og brukervennlige enheter.

Merkbart har Garmin gjort flere store oppkjøp siden oppstarten. Hvert oppkjøp har lagt til selskapets wearables‑kapasiteter. Følgelig er det i dag blant de tre største smartklokkeprodusentene i verden. Derfor forutsier analytikere at selskapet vil oppleve fortsatt vekst etter hvert som wearables‑markedet ekspanderer.

CUTE Wearables – En Ny Måte å Kommunisere På

CUTE‑wearables‑konseptet er en betydelig oppgradering av et system som ikke har sett mye endring på flere tiår. Tenk på det, personsøkere hadde en lignende vibrasjonsfunksjon som dagens mest avanserte smarttelefoner. Takket være dette geniale forskerteamet kan din elektronikk snart kunne sende diskrete, komplekse og lett gjenkjennelige meldinger til deg, kun ved hjelp av berøring.

Lær om andre kule teknologiprosjekter nå.

Studierreferanse:

^{1. Sanchez-Tamayo, N., Yoder, Z., Rothemund, P., Ballardini, G., Keplinger, C., & Kuchenbecker, K. J. (2024). Kutane elektrohydrauliske (CUTE) bærbare enheter for behagelige bredbåndshaptiske signaler. Advanced Science, 11(48), 2402461. https://doi.org/10.1002/advs.202402461}