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[Gastbeitrag] Haptisches Feedback verspricht den nächsten Hype um die virtuelle Realität auszulösen.

[Gastbeitrag] Haptisches Feedback Verspricht Den Nächsten Hype Um Die Virtuelle Realität Auszulösen.

Was haben das iPhone von Apple und das aktive Gaspedal von Continental gemeinsam? Beide nutzen sogenanntes haptisches Feedback. Wo das iPhone durch Vibrationen dem Nutzer Informationen unterschiedlicher Art vermitteln kann, erzeugt das Gaspedal eine Gegenkraft, die den Fahrer auf Gefahrensituationen hinweisen und ihn vom weiteren Gas geben abhalten kann.

Neben dem Sehen und Hören gehört das Fühlen zu den wichtigsten Sinnesmodalitäten des Menschen.

Thomas Hulin ist Roboterforscher am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt. Er befasst sich bereits seit über zwölf Jahren mit den Themen der haptischen Interaktion, der Robotervisualisierung, des virtuellen Trainings, der physikalischen Mensch-Roboter Interaktion und der Telerobotik.

Außerdem ist Thomas Hulin Autor oder Koautor von über 40 internationalen Veröffentlichungen und mehrerer Patente. Er wurde für seine Forschungsergebnisse durch verschiedene Auszeichnungen geehrt.

Thomas Hulin: Haptisches Feedback

Thomas Hulin

In welchen anderen Bereichen die haptische Technologie von Nutzen sein kann, ist anhand der folgenden Anwendungsfelder anschaulich dargestellt:

Telerobotik:

In der Telerobotik wird ein entferntes Robotersystem in für den Menschen gefährlichen oder schwer zugänglichen Situationen beispielsweise über einen Joystick ferngesteuert. Durch eine haptische Kopplung werden dem Bediener die Interaktionskräfte aus der entfernten Welt übermittelt. Dadurch kann er die Kraft des ferngesteuerten Roboters intuitiv kontrollieren und somit auch fragile Bauteile sicher handhaben. Gerade bei der Telechirurgie wird dieser Technologie ein enormes Potential vorhergesagt.

Virtuelle Einbaumontage:

Neue Produkte werden heute fast ausschließlich am Computer in sogenannten CAD Programmen konstruiert. Diese Expertenprogramme sind heutzutage in der Lage, auch Einbaupfade automatisiert zu bestimmen. Dies geschieht allerdings nicht immer fehlerfrei. Um diese Problematik zu umgehen, kann haptisches Feedback dem Ingenieur helfen, intuitiv eine Aussage über die Einbaubarkeit zu treffen. Darüber hinaus können mit einer solchen Technologie auch die für den Einbau erforderlichen Kräfte überprüft werden, die beispielsweise bei Schnappverbindungen überwunden werden müssen.

Justin DLR
Der humanoide Roboter Justin ist die zentrale Forschungsplattform des DLR für eine vom Menschen gesteuerte robotische Manipulation. In der Zukunft sollen Robotersysteme eine telemanipulierte Reparatur von Satelliten im Weltraum ermöglichen. Quelle: DLR (CC-BY 3.0).

Training in der virtuellen Realität:

Für die Reparatur von Satelliten oder die Wartung von Flugzeugen wird der Astronaut oder Mechaniker bereits heute zumindest teilweise in der virtuellen Realität (VR) trainiert. Der Vorteil eines virtuellen Trainings besteht nicht nur in der Reduktion der Kosten eines solchen Trainings. Vielmehr können bestimmte Fehlerfälle besser und effizienter in der VR trainiert werden als in der echten Welt, da sehr einfach zusätzliche Informationen eingeblendet werden können. Das virtuelle Training würde gleich doppelt von haptischem Feedback profitieren, da dadurch auch die für bestimmte Handgriffe benötigten Kräfte trainiert werden können und eine verdeckte Montage von Bauteilen, bei der die direkte Sicht auf den Einbauort versperrt ist, kein Problem mehr darstellen würde.

Rehabilitation:

Rehabilitation spielt in unserer alternden Gesellschaft eine immer größere Rolle. Um den Betreuungsaufwand zu minimieren und gleichzeitig den Erfolg  von Rehabilitationsübungen zu maximieren, kann das Training teilweise in die virtuelle Welt verlagert werden. Hier können durch sogenannte Serious Games, die Motivation des Patienten die Übungen durchzuführen gesteigert und die Präzision der Übungen verbessert werden. Das haptische Feedback erzeugt dabei Kräfte, die vorteilhaft auf den Rehabilitationsprozess wirken.

DLR
Ein Entwicklungsingenieur führt in der virtuellen Welt eine Einbaumontage am Motorraum eines Fahrzeugs durch. Das Interaktionsgerät HUG stellt dabei die in der virtuellen Welt auftretenden Kräfte realistisch dar. Quelle: DLR (CC-BY 3.0).

Die Zeit ist reif für haptische Anwendungen

Trotz dieser offenkundigen Vorteile und ihres Potentials ist die haptische Technologie bisher noch nicht so stark in unserem Alltag vertreten, wie man es erwarten würde. Die Gründe dafür lagen in der Vergangenheit hauptsächlich am Fehlen geeigneter Technologien. Das hat sich jedoch in den letzten Jahren geändert. Die wesentlichen Komponenten, die für eine haptische Interaktion erforderlich sind, gibt es bereits und sie stehen kurz vor ihrem Durchbruch:

1

Haptische Geräte:

Verschiedene Hersteller vertreiben bereits heute ausgefeilte haptische Interaktionsgeräte, die beispielsweise alle sechs Bewegungsrichtungen der menschlichen Hand bedienen und ein realistisches Kraftfeedback erzeugen können.

2

Haptische Algorithmen:

Algorithmen, die speziell auf das haptisches Feedback abzielen, haben einen hohen Reifegrad erreicht und können selbst für komplexe virtuelle Szenarien angewandt werden.

3

VR Technologie:

Die VR hat einen starken Hype durchlebt und steht in Gartners Hype-Zyklus kurz vor dem Plateau der Produktivität.

Zugegebenermaßen sind gerade die haptischen Geräte noch sehr hochpreisig angesiedelt. Dass dies auch anders geht, hatte vor fast zehn Jahren die Firma Novint mit ihrem Falcon bewiesen. Damals war die Zeit leider noch nicht reif für die haptische Technologie. Heute deuten allerdings alle Anzeichen auf einen baldigen Durchbruch dieser Technologie. Gerade im Zusammenhang mit der VR verspricht das haptische Feedback den nächsten Hype auszulösen. Ich blicke daher freudig und gespannt in die Zukunft.

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Marina Vogt

Bei Management Circle bin ich für die Digitalisierungs- und Immobilien-Themen sowie die Assistenz-Veranstaltungen zuständig. In den drei Blogs informiere ich Sie über neue Entwicklungen in diesen Bereichen. Vor meiner Tätigkeit bei Management Circle habe ich Germanistik in Frankfurt und Paderborn studiert. Ich freue mich über Fragen, Anregungen und einen
regen Wissensaustausch!

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