Ondanks de vooruitgang in zowel virtual als augmented reality-technologie in de afgelopen jaren, er is één gebied dat nog steeds wordt verwaarloosd:aanraken. Met je VR-headset op, misschien kun je de bezienswaardigheden van een uitgestrekt bos verkennen en overal om je heen vogelgezang horen, maar je zult de vochtigheid van het mos op een boomstam niet voelen of het geruis van bladeren onder je voeten.

En toch is aanraking een integraal onderdeel van hoe we met de wereld omgaan. Een knuffel van een geliefde kan een vreselijke dag beter doen voelen, het gevoel van wind die voorbij raast tijdens het fietsen kan opwindend zijn, zelfs voelbare feedback van een knop bij een zebrapad is geruststellend.

"Je onderzoekt en begrijpt de wereld met al je zintuigen, maar als je bij een computer komt, van sommige ben je echt afgesneden, " zegt Stephen Brewster, een professor in mens-computer interactie aan de Universiteit van Glasgow, VK. "Als je denkt aan de gevarieerde interacties die je hebt met de alledaagse fysieke wereld buiten computers, kunnen we daar niet wat van meenemen?"

Het brengen van aanrakingselementen in ons digitale leven is precies wat hij en andere onderzoekers die werken aan haptische of op aanraking gebaseerde technologie proberen te doen. Prof. Brewster maakt deel uit van Levitate, een project dat tot doel heeft een prototype te maken van een zwevend object waar gebruikers net zo gemakkelijk in kunnen reiken en manipuleren alsof het digitale pixels op een scherm zijn, compleet met tactiele feedback.

Echografie

Het idee is om ultrageluid te gebruiken - dezelfde technologie die wordt gebruikt in autosensoren om te voorkomen dat je tegen een muur aanrijdt tijdens het parkeren - om drie verschillende effecten te creëren. De eerste is 'voelbare krachten' in de lucht, het nabootsen van het tastgevoel zonder dat er een fysiek object aanwezig is. De tweede is wat bekend staat als parametrisch geluid, waar een spreker zeer gerichte audio kan uitzenden die slechts door één persoon wordt gehoord en niet, bijvoorbeeld, de persoon die naast hen zit. En de derde is wat het project zijn naam geeft:levitatie van kleine objecten.

Nu begint het team alle drie aspecten samen te brengen:aanraking, geluid, en levitatie - met als doel ze uiteindelijk van hetzelfde ultrasone luidsprekersysteem te laten lopen.

Het werk is niet zonder uitdagingen. Prof. Brewster en zijn collega's hebben meerdere kleine polystyreenkralen laten zweven in de vorm van een kubus die in de lucht kan worden gedraaid als reactie op gebaren. Het was een uitdaging om deze interactie met de kubus toe te voegen. "Je wilt dat objecten van vorm kunnen veranderen of vervormen (wanneer iemand erop duwt), " zei hij. "Het wordt ingewikkeld om die dynamische bewegingen mogelijk te maken als reactie op je gebaren."

Het gevoel van aanraking ontstaat wanneer ultrasone golven van verschillende zenders samenkomen op brandpunten die ongelooflijk snel bewegen, het creëren van de illusie van een solide object in de lucht. Het idee is dat als je een AR- of VR-headset draagt ​​en een virtueel object voor je ziet - of interactie met een combinatie van fysieke pixels zoals de polystyreenkralen van het Levitate-project - je het object ook kunt voelen terwijl je ermee communiceert .

Gevoelig

Een deel van de reden waarom onze tastzin tot nu toe in het digitale rijk is verwaarloosd, is dat het gewoon moeilijker is om aanraking te recreëren dan een beeld of een geluid. "Onze vingers zijn zo gevoelig, onze huid is zo gevoelig, het is erg moeilijk om hardware te maken die net zo goed is als onze huid, "Zei Prof. Brewster. "Dus vaak zijn die op aanraking gebaseerde interacties een beetje slecht."

Als je met je vinger over je bureau gaat, zeggen, het oppervlak van je huid beweegt op en neer, het creëren van golven die door de lagen van je huid en naar je bot reizen. Onderweg, ze raken mechanische receptoren met zenuwen die een elektrisch signaal naar je hersenen sturen.

Dr. Tom Montenegro-Johnson en Dr. James Andrews, toegepaste wiskundigen aan de Universiteit van Birmingham, VK, modelleren dit proces - tot het punt waarop de receptor een signaal naar de hersenen stuurt - om meer realistische haptische feedback te creëren.

"Als we het eerste deel van dat proces zo dicht mogelijk kunnen nabootsen, met onze haptische apparaten, de rest zou hopelijk voor zichzelf moeten zorgen, " zei Dr. Montenegro-Johnson.

Hij heeft kunnen profiteren van een schat aan wiskunde die al bestaat in een volledig apart wetenschapsgebied. “Toen we hiermee begonnen, we hebben gemerkt dat de huid van mensen, in zekere zin, zeer vergelijkbaar met de huid op aarde, wiskundig gesproken, " zei hij. "Er is een bijna één-op-één kaart tussen wat er gebeurt bij aardbevingen en wat er gebeurt als je je vinger lichtjes over een oppervlak wrijft."

Het onderzoek is onderdeel van H-Reality, een project, zoals Levitate, met behulp van echografie om sensaties van aanraking in de lucht te creëren. Het idee is om dit nieuwe model van aanraking te gebruiken om de volgende generatie draagbare haptiek te creëren:een apparaat dat je aan je hand draagt ​​en feedback geeft over zowel de vorm als de textuur van digitale objecten.

Bomopruiming

Dr. Montenegro-Johnson denkt dat videogaming de meest wijdverbreide toepassing voor dit soort technologie zal zijn. Maar er zijn andere, meer niche maar misschien meer de moeite waard, toepassingen, te. Bomopruimingsrobots kunnen informatie doorgeven aan een computerprogramma dat wordt ingevoerd in een draagbaar haptisch apparaat voor de persoon die het bestuurt, bijvoorbeeld.

"Als je een robotarm hebt die een bom onschadelijk maakt, of een delicate operatie uitvoeren, en je bestuurt het via een VR-interface, we kunnen u nu touch-feedback geven, " zei Dr. Montenegro-Johnson.

Met zwevende objecten die aanraakfeedback geven, wetenschappers kunnen rond een model van een eiwit dat in de lucht zweeft zitten en het manipuleren terwijl ze het bespreken, of ontwerpers kunnen naar binnen reiken en wijzigingen aanbrengen in hun werk in een echt 3D-model, geen 2D-computersimulatie van één. Deze technologie zou ook kunnen worden toegevoegd aan de apparaten die we al dagelijks gebruiken. "Misschien leg je je hand op de telefoon en voel je het aantal berichten, " zei prof. Brewster.

Naarmate computers van elke omvang ons leven steeds verder binnendringen, meer van onze zintuigen inbrengen zou onze interacties met technologie verrijken. "In plaats van alleen enorme schermen te hebben en met mijn vingers in een toetsenbord te steken... kan ik veel meer dan dat, als mens, " zei prof. Brewster. "Waarom letten mijn apparaten niet op?"