Virtual-Reality-Handschuh gibt haptisches Feedback

Forscher der EPF Lausanne und der ETH Zürich haben einen Handschuh entwickelt, der es seinen Trägern erlaubt, virtuelle Objekte zu berühren, zu greifen und zu manipulieren. Und zwar mit dem gleichen Gefühl, wie wenn sie etwas in der realen Welt berühren würden, wie die beiden Hochschulen mitteilen. Der Handschuh trägt den Namen DextrES und ist in der Lage, mit einer Spannung von gerade mal 200 Volt und einigen Milliwatt Leistung an jedem Finger eine Haltekraft von bis zu 40 Newton zu generieren. Das bewerkstelligt der Handschuh trotz seines geringen Gewichts und seiner Dicke von gerade mal 2 Millimetern.

«Unser Ziel war es, ein leichtgewichtiges Gerät zu entwickeln, das – anders als bestehende Virtual-Reality-Handschuhe – kein sperriges Exoskelett, Pumpen oder sehr dicke Kabel benötigt», wird Herbert Shea, Leiter des Soft Transducers Laboratory (LMTS) der EPFL, in der Mitteilung zitiert. Entwickelt wurde die Hardware für den Handschuh auf dem Microcity-Campus der EPFL in Neuenburg. Wissenschaftler der ETH Zürich kreierten das Virtual-Reality-System und führten mit Freiwilligen auch bereits erste Nutzertests durch. Am kommenden ACM Symposium on User Interface Software and Technology (UIST) soll er nun einem Fachpublikum vorgestellt werden, schreiben die Hochschulen.

Gefertigt ist der DextrES aus Baumwolle und dünnen, elastischen Metallbändern, die über die Finger laufen. Diese sind durch einen dünnen Isolator voneinander getrennt. Wenn die Finger des Trägers mit einem virtuellen Objekt in Kontakt kommen, appliziert die Steuereinheit eine Spannungsdifferenz zwischen den Metallbändern, die dazu führt, dass sie aufgrund elektrostatischer Anziehung zusammenkleben. Dies wiederum erzeugt eine Bremskraft, welche die Bewegungen der Finger oder des Daumens blockiert. Sobald die Spannung unterbrochen wird, gleiten die Metallbänder wieder reibungslos, und der Träger kann seine Finger frei bewegen. Momentan wird der Handschuh noch über ein dünnes elektrisches Kabel mit Strom versorgt. Künftig solle er jedoch mit nur einer «sehr kleinen» Batterie betrieben werden können. «Das System benötigt deshalb so wenig Strom, weil keine Bewegung erzeugt, sondern eine Bewegung gebremst wird», erklärt Shea.

Mit weiteren Tests wollen die Forschenden nun näher untersuchen, wie reale Bedingungen simuliert werden müssen, um Trägern des Handschuhs ein realistisches Erlebnis zu verschaffen. «Die menschliche Sensorik ist hochentwickelt und hochkomplex. In den Fingergelenken und eingebettet in die Haut, verfügen wir über eine hohe Dichte an unterschiedlichen Rezeptoren. Die Wiedergabe eines realistischen Feedbacks in der Interaktion mit virtuellen Objekten stellt deshalb eine grosse Herausforderung dar, die zurzeit noch ungelöst ist», wird Otmar Hilliges, Leiter des Advanced Interactive Technologies Lab der ETH Zürich, zitiert.

Die Wissenschaftler wollen ausserdem den Gerätemassstab vergrössern und mithilfe eines leitfähigen Gewebes den Einsatz an anderen Körperteilen testen. Shea sieht im Gaming den grössten Markt. Daneben gebe es jedoch noch zahlreiche weitere Anwendungsgebiete – etwa im Gesundheitswesen zur Schulung von Chirurgen. Denkbar sei die Anwendung der Technologie auch im Bereich Augmented Reality.