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VR-Haptik im Praxistest: Probanden erfüllen einfache Aufgaben deutlich besser

von Matthias Bastian26. April 2017

Feine motorisierte Plättchen an den Fingerspitzen und ein Ring, der die Haut am Finger minimal dehnt – solche haptischen Systeme sollen mit sehr geringem Aufwand glaubhafte Berührung von virtuellen Objekten simulieren.

Der italienische Robotikforscher Domenico Prattichizzo von der Universität Siena hat in seinem Institut zwei vergleichsweise einfach gehaltene Systeme entwickelt, die virtuelle Gegenstände fühlbar machen sollen. Seine Studie zeigt, wie sehr solche Haptiksysteme die Glaubhaftigkeit virtueller Welten fördern können.

Die erste Erfindung wird wie ein Fingerhut über die Fingerspitze gezogen. In dem Hütchen sind drei miniaturisierte Motoren untergebracht, die eine feine Platte gegen die Fingerspitze heben und dadurch Berührung simulieren.

Das zweite Gerät wird als Ring am Finger getragen. An dem Ring sind Motoren angebracht, die die Haut des Fingers von der Fingerspitze aus leicht dehnen können.

In Kombination mit der visuellen Information, die eine Virtual- oder Augmented-Reality-Brille liefert, sollen diese minimalen Reize ausreichen, um ein glaubhaftes Gefühl von Berührung zu vermitteln.

Beide Geräte wurden so konzipiert, dass man reale Gegenstände wie gewohnt greifen und die Finger zusammenführen kann. Das erhöht die Flexibilität für verschiedene Anwendungsszenarien enorm.

Mit seinem Unternehmen “Weart” möchte der Wissenschaftler seine Forschung kommerziell verwerten und in Produkte überführen. “Mein Ziel ist, dass wir im Handumdrehen zwischen Realität und virtueller Realität wechseln können”, sagt Prattichizzo der Webseite Sciencemag.

Deutliche Leistungssteigerung beim Umgang mit virtuellen Objekten

Die Wissenschaftler erprobten die Wirksamkeit der beiden Haptik-Konstrukte in Experimenten an Probanden. Diese sollten mit einem realen Stück Kreide ein Wort an eine virtuelle Tafel schreiben. Sie trugen entweder den Fingerhut, den Ring oder schrieben ohne haptische Unterstützung.

Das Ergebnis: Mit Haptik-Feedback wurden Fehler bei der Linienführung um 75 Prozent reduziert. Dazu passend beschrieben die Probanden, dass sie sich mit Haptik-Ring und -Fingerhut mehr in Kontrolle fühlten.

In einem zweiten Experiment sollten Probanden zwei virtuelle Bauklötzchen auf zwei realen Bauklötzchen stapeln. Mit haptischem Feedback konnten sie diese Aufgabe 30 Prozent schneller bewältigen.

Im dritten Experiment mussten die Studienteilnehmer einen virtuellen Ball auf einem realen Stück Pappe in Richtung verschiedener Ziele balancieren. Das haptische Feedback-System simulierte das Gewicht des Balls auf der Pappplatte.

Mit haptischem Feedback konnten die Probanden in 45 Sekunden deutlich mehr Ziele treffen. Der Fingerhut schnitt bei diesem Experiment etwas besser ab als der Ring. Die vollständige Publikation zum Haptik-Experiment ist hier einsehbar.

Prattichizzo möchte zusätzlich Vibration in seine Geräte integrieren, um Oberflächenstrukturen eines Objekts fühlbar zu machen. Weiter forscht er an Armbändern, die die Haptik von schweren Objekten simulieren sollen.

Im Video sieht man, wie das oben beschriebene Ringsystem eingesetzt wird, um einen zusätzlichen Roboterfinger präziser fernzusteuern. Der Nutzer kann über den Ring spüren, wie fest der künstliche Finger das reale Objekt greift. Das zweite Video zeigt offenbar einen Vorläufer des Fingerhutsystems aus 2015.

| Featured Image: Domenico Prattichizzo

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