Tactile Displays for Virtual Reality Applications
Automation, Mechatronics, Control Systems, Intelligent Technical Systems, Robotics
Final Report Abstract
Im Projekt „Taktile Displays für Virtual-Reality-Anwendungen“ wurden in allen drei beteiligten Instituten viele neue Erkenntnisse zu den vielfältigen Herausforderungen bei der Entwicklung von „Taktilen Displays“ gewonnen. Dies betrifft sowohl die anspruchsvolle Konstruktion der Displays selbst wie auch die Ansteuerungshardware und das Modell zur Bestimmung der Anregung. Auch die Probandenstudie führte zu wertvollen Ergebnissen. In dem Projekt wurden insgesamt fünf verschiedene funktionsfähige Displaykonstruktionen hergestellt (drei davon im Berichtszeitraum) und technisch sowie anhand von Probandenstudien evaluiert. Als Basis diente das in diesem Projekt zunächst entwickelte bimodale Display, welches jedoch aufgrund seiner komplizierten Lagerbedingungen nicht in allen Aspekten überzeugte. Daher wurde ein völlig neues Aktorkonzept für „Taktile Displays“ entwickelt, welches auf mit Piezoaktoren angetriebenen Festkörpergelenken basiert. Parallel wurden das FEM-Modell des Fingers und sein Verhalten anhand von Simulationen und Messungen an realen Fingern umfassend parametrisiert. Das Modell half die Versuche für die Benutzerstudien auszulegen. Der Vergleich der beiden separierten Aktorkonzepte, die die Fingerkuppe entweder in orthogonaler (normaler) oder lateraler Richtung anregen, zeigte bei beiden Displays eine Ähnlichkeit in Bezug auf die menschliche Wahrnehmung auf. Die Erkennungsgeschwindigkeit war allerdings beim Normal-Display im Schnitt mehr als doppelt so hoch. Die erfolgreiche Nachbildung der Reibprozesse am Finger durch das Lateral-Display zeigt die Qualität des zugrundeliegenden Ansteuerungsmodells und die zuverlässige Funktion der Elektronik sowie der Aktorik. Die größere benötigte Erkennungszeit lässt sich evtl. auf die eher ungewohnte Form der Anregung zurückführen. Die gewonnenen Erkenntnisse bei der lateralen und orthogonalen Anregung der Fingerkuppe zeigen, dass ein Gefühlseindruck von technischen Oberflächen abgebildet werden kann. Dies unterstreicht das große Potential der „Taktilen Displays“ für viele Anwendungsbereiche.
Publications
- Mikroaktorik für ein Taktiles Display, Proceedings of the Mikro SystemTechnik Kongress 2017, München, pp. 515-518, 2017
Fischer EC, Glukhovskoy A, Schmelt AS, Twiefel J, Wurz MC
- Self-Sensing with loaded piezoelectric Bending actuators, Sensors and Actuators A: Physical, 263 (2017) 737-743
Hofmann V, Twiefel J
(See online at https://doi.org/10.1016/j.sna.2017.06.004) - Design and characterization of the lateral actuator of a bimodal tactile display with two excitation directions, Displays, 54 (2018) 34-46
Schmelt AS, Hofmann V, Fischer EC, Wurz MC, Twiefel J
(See online at https://doi.org/10.1016/j.displa.2018.09.002) - Open Tactile - An open, modular hardware system for controlling tactile displays, Tech-Report
Tarnowsky A, Jamaszyk J, Brandes D, Wolter FE
- Solid State Joint Actuator for a Vibro Tactile Line Display, Actuator 18, Bremen, 2018
Schmelt AS, Fischer EC, Wurz MC, Twiefel J
