Ny haptisk tilbakemeldingsteknologi gir realistisk berøring til bærbare enheter og VR

Det er lett å ta den milde vibrasjonen fra smartklokken din for gitt når timeren du satte for kokende vann går av. Enkelt haptisk tilbakemelding som dette har hjulpet mennesker og maskiner med å kommunisere mer effektivt de siste femti årene. Nå kan nylige gjennombrudd i forståelsen av haptisk tilbakemelding være nøkkelen til å gjøre datamaskininteraksjoner mer tilfredsstillende og løfte teknologi som AR/VR til neste nivå. Her er det du trenger å vite.

Utviklingen av haptisk teknologi

Haptisk teknologi refererer til ekstra datamaskintilbakemelding som gis basert på handlinger. De første eksemplene på disse berøringsbaserte tilbakemeldingssystemene ble brukt under andre verdenskrig. På den tiden bestemte luftfartsingeniører seg for å installere tilbakemelding på store flysystemer. Tilbakemeldingen gjorde det mulig for piloter å bedre vurdere flyets oppførsel.

På 1960‑tallet utvidet teknologien seg til andre militære anvendelser før den brøt inn i det kommersielle markedet. I løpet av de neste to tiårene ville teknologien spre seg til en rekke ulike bransjer.

Merkbart kom noen av publikums tidligste interaksjoner med haptiske systemer fra videospill. Disse tidlige systemene beveget setet eller rattet for å representere røft terreng eller at bilen din ble påkjørt av en annen spiller.

Tidlige medisinske anvendelser

Samtidig fant haptiske tilbakemeldingssystemer bruk i medisinske anvendelser. Noen av de første implementeringene ble sett hjelpe personer med nedsatt syn eller hørsel. Disse systemene støttet helbredelsesprosessen og forbedret i mange tilfeller livskvaliteten for pasienter som lider av langvarige plager.

I løpet av 1990‑tallet og tidlig på 2000‑tallet gikk haptisk tilbakemelding fra å være sjelden til noe mange forbrukere forventet i spillopplevelsen sin. Ting som stille varsler på mobiltelefoner og spillalternativer som Aura Interactor‑vesten bruker enkel haptisk tilbakemelding for å forbedre brukeropplevelsen og gi et ekstra lag av sensorisk kommunikasjon.

Legge grunnlaget for virtuell berøring

Interessant nok så noen visjonære ingeniører allerede da haptisk tilbakemelding som nøkkelen til å skape en sømløs virtuell verden. Bevis på disse innsatsene finnes, som PHANToM (Personal HAptic iNTerface Mechanism). PHANToM gjorde det mulig for brukere å føle VR‑opplevelsen via et fingerløse‑lignende grensesnitt som påførte motsatt trykk når de berørte virtuelle objekter.

Elektromekanisk tilbakemelding: Grunnlaget for moderne haptikk

Flertallet av haptiske tilbakemeldingssystemer er avhengige av en form for elektromekanisk kraft, vanligvis i form av vibrasjoner. Denne kinestetiske tilbakemeldingen er fortsatt den mest vanlige typen haptisk tilbakemelding som brukes i dag. Du kan finne disse systemene i hverdagslige gjenstander som smarttelefonen eller klokken din.

Kilde – Hackaday

Elektromekaniske haptiske systemer kommer i mange former, men den vanligste metoden bruker en aktuator som påfører en liten roterende kraft på en vekt. Denne handlingen skaper den kjente vibrasjonen du finner i smartklokken din.

Mer avanserte versjoner av dette systemet, som de som finnes i dagens spillkonsollkontrollere, tilbyr funksjoner som dual shock. Dette alternativet gir flere lag med kraft avhengig av spillscenarioet.

Fremveksten av multisensorisk haptikk

Bruken av multisensoriske haptiske enheter er i vekst. Disse systemene utnytter andre berøringsfølelser for å gi mer sensorisk tilbakemelding og kommunikasjonsmuligheter. Disse nye aktuasjonsmetodene kan inkludere flernivåvibrasjon, hudklyping eller -strekk, trykk og temperaturendringer.

Bruken av et multisensorisk haptisk system gjør det mulig for ingeniører å kommunisere mer kompleks informasjon via flere kanaler. Disse systemene blir sett på som fremtiden av mange analytikere. De tilbyr kutanøs tilbakemelding og realistiske berøringsfølelser som forbedrer spill, VR, AR og datamaskininteraksjoner. Her er noen av de beste haptiske tilbakemeldingsalternativene i dag.

Polymerisk aktuasjon

Polymeriske aktuatorer integrerer smarte polymerer for å gi stimulering til brukeren. Disse materialene er unike fordi de endrer form eller tekstur når de utsettes for visse stimuli, som elektrisk strøm eller kraft. Disse systemene er ekstremt lette og krever ingen ekstra elektriske komponenter for å fungere. De kan stikke, klype, tappe og utføre andre former for berøring med brukeren.

Fluidisk aktuasjon

Fluidiske aktuasjons‑haptiske tilbakemeldingsenheter er avhengige av pressurert luft eller væske for å levere energi til deres haptiske komponenter. Disse systemene kan fungere i miljøer hvor elektroniske enheter kan bli påvirket, som under vann eller i områder med høy magnetisk interferens. Deres unike design gjør at fluidiske aktuatorer kan generere flernivå dynamiske taktile responser.

Termisk aktuasjon

En annen populær haptisk metode som ingeniører fortsatt utforsker er termisk aktuasjon. Disse systemene vil påføre varme eller senke temperaturen for å varsle en person om en bestemt oppgave eller situasjon. Disse systemene tilbyr en stillegående og forenklet metode for kommunikasjon som ikke krever mange bevegelige deler.

Barrierer for bred adopsjon av haptikk

Alternativene for haptisk utvikling fortsetter å øke takket være teknologiske gjennombrudd. Likevel er det fortsatt mange utfordringer som må overvinnes for å oppnå storskalig adopsjon. For det første er det slik at hver persons hud er forskjellig, og deres tolkning av hva de føler varierer. Dermed kan det som virker som en åpenbar varsling for én person, virke som ingenting for en annen.

Variabilitet

Mye av dette problemet dreier seg om variabiliteten i hver persons kropp og hud. Flere faktorer, fra en persons helse, alder, hudelastisitet, fuktighet og til og med kroppshår, kan påvirke ytelsen til disse enhetene. Også faktorer som hvor enheten skal bæres og hvordan den festes kan påvirke dens evne til å kommunisere effektivt med brukeren. Variabilitet er en hovedbekymring for utviklere av haptiske systemer. Nøkkeldetaljer som luftfuktighet og selv avstanden mellom nerve‑receptorer er viktig informasjon som utviklere bruker for å sikre at enheten fungerer.

Taktil maskering

Begrepet taktil maskering refererer til tapet av en av de taktile tilbakemeldingsfølelsene på grunn av en kansellerende effekt. Ingen føler det på samme måte, og etter hvert som ingeniører utvikler mer komplekse taktile kommunikasjonsmetoder, er det viktig å sikre at en taktil handling ikke eliminerer den andre følsomheten.

For eksempel kan du ha en enhet som vibrerer og varmes opp i en viss situasjon. Det kan finnes brukere som ikke vil føle vibrasjonen på grunn av varmen, eller omvendt. Disse utfordringene må overvinnes for å gjøre haptisk tilbakemeldingskommunikasjon ideell.

Innsiden av Rice University Review: Neste generasjons haptikk

Forskere fra Rice University og andre ledende institusjoner samarbeidet for å gå i dybden på utviklingen av haptiske enheter som etterligner menneskelig berøring med enestående nøyaktighet. Deres gjennomgang, “Wearable multi-sensory haptic devices,” publisert i Nature Reviews Bioengineering, åpner døren for mer avanserte haptiske tilbakemeldingsgrensesnitt i fremtiden.

Artikkelen begynner med en grundig analyse av tilstanden i wearables‑industrien og teknologien. En av forskernes første oppdagelser er at flere multisensoriske haptiske teknologibaserte systemer er i ferd med å dukke opp.

Disse alternativene vil bidra til å forbedre datamaskin‑menneske‑interaksjoner ved å bygge bro mellom digitale og virkelige berøringsfølelser, og la maskiner og mennesker kommunisere ikke‑verbalt eller visuelt.

Bærbare enheter

En betydelig del av gjennomgangen fokuserer på viktigheten av haptiske enheter i wearables. Teamet fant at wearables vil oppleve den raskeste integreringen av haptiske tilbakemeldingssystemer. De fastslo at nøkkelfaktorer som bærbarhet og komfort vil spille like stor rolle i storskalig adopsjon som funksjonalitet.

Artikkelen påpekte at designere av wearables må bruke mye tid på å tenke på de beste plasseringene og festene for enhetene sine. Disse faktorene påvirker bærbarheten på grunn av komfort, samt ytelse, ettersom visse områder er mer mottakelige for berøringsfølelser enn andre.

Problemer med haptiske tilbakemeldings‑wearables

Noen av de nåværende problemene som brukere av wearables møter når de diskuterer oppgradering av haptiske tilbakemeldingssystemer inkluderer festesystemer, størrelse, vekt og aktuator‑kapasiteter. Jo mindre wearables er, jo mindre må aktuatorer, batterier og andre komponenter være. I fremtiden vil det være kritisk å krympe disse systemene både i størrelse og vekt.

Viktige punkter fra haptikkgjennomgangen

Gjennomgangen fremhever at optimalisering av haptiske systemer kan kreve en bedre forståelse av hvordan den menneskelige hjernen tolker berøring – ikke bare å gjøre komponentene mindre. En stor del av utviklingen av haptisk tilbakemelding må gå mot å forstå hvordan den menneskelige hjernen oppfatter berøring. Disse dataene vil hjelpe fremtidige utviklere med å lage mindre og mer presise enheter som gir høy ytelse med minimale energikrav.

Hvorfor dette er viktig: Fordeler med avansert haptikk

Det er mange fordeler denne gjennomgangen gir til markedet. For det første hjelper den ingeniører og forbrukere med å forstå viktigheten av denne teknologien og hvordan den fortsetter å omforme markeder. I tillegg hjelper gjennomgangen samfunnet med å forstå de viktige punktene som må tas i betraktning når man lager avanserte multisensoriske haptiske systemer for fremtiden.

Virkelige anvendelser & tidslinje:

Det finnes mange anvendelser for forbedrede menneske‑maskin‑grensesnitt som haptiske systemer kan tilby. Disse systemene kan gjøre det enklere og tryggere for folk på jobben. Forestill deg en sikkerhetsalarm som vibrerer på telefonen din når du går inn i et område med dårlig luftkvalitet eller som er avsperret. Her er noen andre anvendelser for fremtidige haptiske systemer.

Bærbare enheter

Smartklokker og andre wearables er den åpenbare anvendelsen for denne teknologien. Disse enhetene kan settes opp til å utføre nesten enhver oppgave, og muligheten til å gi brukeren en stille varsling kan bidra til å redde liv og unngå tapte varsler. For eksempel, forestill deg at navigasjonssystemet ditt vibrerer på smartklokken din ved neste sving.

Spilltilbehør

Som den raskest voksende underholdningssektoren er det milliarder i fortjeneste som kan oppnås av utviklere av haptiske enheter. Allerede har spillkonsoller blitt en av hovedmåtene folk interagerer med haptiske enheter på. I fremtiden vil disse enhetene bli langt mer intrikate og få evnen til å gi dyptgående tilbakemelding om virtuelle miljøer, og løfte spillopplevelsen til et nytt nivå.

Immersiv media

Den samme typen system kan brukes til å gjøre media langt mer immersivt. I flere tiår har det eksistert systemer som tilbyr haptisk tilbakemelding, som stoler som beveger seg i takt med handlingen eller vann som sprayer under bestemte scener. Nå kan denne samme teknologien finne veien inn i ditt hjem.

Helsevesen

Det finnes en lang liste med medisinske anvendelser for denne teknologien. Fra å lage proteser som lar brukeren føle, til pulsmålere som kan varsle brukeren om potensiell fare før den oppstår, er haptiske systemer avgjørende i medisinsk industri.

Ingeniører har allerede uttalt at denne teknologien kan være avgjørende for å fremme medisinsk robotinteraksjon. Disse systemene kan tillate kirurger å utføre prosedyrer ved hjelp av roboter fra hele verden og mye mer. For nå vil haptiske systemer fortsette å hjelpe personer med hørsel- og synsproblemer med å forbedre livet deres.

Robotikk

Roboticsystemer kan bruke haptisk tilbakemelding for å la kontrollere føle hva enheten deres opplever. Disse systemene vil gjøre det mulig for ingeniører å gi en grundig og sømløs opplevelse til operatøren. Denne tilbakemeldingen vil la operatøren foreta svært små målinger og utføre delikate oppgaver.

Tidslinje for haptisk tilbakemelding

Denne teknologien er allerede på markedet. Du kan forvente å se avanserte multisensor‑haptiske tilbakemeldingssystemer integrert i enheter i løpet av de neste 3‑5 årene. Dataene fra denne gjennomgangen vil bidra til å fremskynde prosessen og sikre at morgendagens enheter kan tilby effektiv kommunikasjon.

Forskere innen haptisk tilbakemelding

Rice University var vert for haptisk tilbakemeldingsgjennomgangen. Artikkelen ble ledet av Joshua J. Fleck. Han fikk støtte fra et team av ingeniører og forskere, inkludert Zane A. Zook, Janelle P. Clark, Darren J. Lipomi, Marcia K. O’Malley, Claudio Pacchierotti og Daniel J. Preston.

Teamet vil nå fokusere på å finpusse sine funn. De ønsker å gi industrien detaljer om hvordan man kan forbedre responstid, holdbarhet og energieffektivitet. Disse tiltakene vil bidra til å drive adopsjon og innovasjon.

Industrifokus: Meta Platforms Inc.

Det finnes flere selskaper som har kastet seg inn i VR/AR‑arenaen. Disse firmaene har varierende nivåer av deltakelse, med noen som leverer maskinvare og andre som skaper virtuelle verdener som metaverset.

Sammen gir disse markedsdeltakerne verktøyene som trengs for å la den gjennomsnittlige personen dykke dypt inn i den virtuelle verdenen.  Her er ett selskap som leder an i retning av storskalig VR/AR‑adopsjon.

Meta Platforms Inc.

META Platforms Inc. (META ) kom inn på markedet i 2004 som Facebook. Selskapet steg raskt til berømmelse som verdens ledende sosiale medieselskap. Innen 2012 hadde selskapet gått på børs og var verdt milliarder.

META Platforms fortsetter å utvide sin virksomhet, ved å bruke en rekke taktikker, inkludert høytstående oppkjøp av konkurrenter som Instagram og WhatsApp. I 2021 ble Facebook igjen omdøpt til Meta Platforms som en del av selskapets vending mot sine virtuelle verdiofferinger. I dag er det en av de mest kjente leverandørene av metaverse‑infrastruktur i verden.

Kun noen år senere kunngjorde META at de igjen ville skifte fra metaverse‑prosjektet til AI‑systemer og modellbygging. Dette trekket viser selskapets fortsatte innovative innsats og mål om å forbli i fronten av banebrytende teknologier som haptisk tilbakemelding og VR.

Siste nytt om Meta Platforms Inc.

En ny generasjon av haptisk tilbakemelding

De avgjørende detaljene i denne gjennomgangen åpner døren til mer immersiv virtuell virkelighet, avansert robotassistert kirurgi, proteser med berørings‑tilbakemelding, fjernstyrte roboter og mye mer.

Spesielt viser denne gjennomgangen at den menneskelige komponenten i haptisk tilbakemelding er like viktig som enhetene som brukes. Heldigvis vil denne gjennomgangen hjelpe fremtidige ingeniører som ønsker å skape neste generasjons datagrensesnitt og mer.

Utforsk flere banebrytende AR/VR‑prosjekter nå.

Studier referert:

^{1. Fleck, J.J., Zook, Z.A., Clark, J.P. et al. Bærbare multisensoriske haptiske enheter. Nat Rev Bioeng (2025). https://doi.org/10.1038/s44222-025-00274-w}