Что такое хаптика? Определение и приложения

Термин «тактильный» происходит от греческого слова «haptikos», что означает осязание. Чувство осязания можно разделить на активное и пассивное. Тактильные ощущения в основном ассоциируются с активным прикосновением для общения или распознавания предметов.

Это может относиться к любой форме взаимодействия с использованием прикосновений. Например -

• В области невербального общения тактильным называется способ, которым животные и люди общаются и взаимодействуют посредством осязания.
• С точки зрения восприятия, тактильное буквально означает способность «что-то уловить».
• В технологиях тактильные ощущения - это создание ощущения прикосновения путем приложения к пользователю сил, движений или вибраций.

В этой статье мы сосредоточились на технологических аспектах тактильных ощущений, включая их историю, реализацию и приложения. Начнем с основ:что такое тактильные ощущения?

Определение: Тактильные ощущения - это наука о применении тактильных ощущений и контроля при взаимодействии человека с компьютерными приложениями. Тактильное устройство предполагает физический контакт между пользователем и компьютером через устройства ввода-вывода, такие как игровые контроллеры и джойстики.

Как реализуется хаптика?

Тактильную технологию можно реализовать двумя способами:с помощью вибрации и обратной связи по силе

1. Вибрация: Большинство электронных устройств обеспечивают тактильную обратную связь посредством вибрации. Вибрация обычно создается электродвигателем, состоящим из неуравновешенной массы на приводном валу. Когда вал вращается, он раскручивает неправильную массу, заставляя присоединенное устройство трястись.

Современные устройства, такие как iPhone и MacBook, используют вибрацию для обеспечения тактильной обратной связи. Однако вместо электродвигателей они используют магнитную звуковую катушку для генерации вибрации. Масса движется взаимно, обеспечивая более короткие таймеры отклика и точные тактильные изображения.

2. Принудительная обратная связь: Многие устройства используют двигатели для управления движением объектов, удерживаемых пользователем. Системы помощи водителю и гоночные видеоигры - лучшие примеры таких устройств. Они вращают рулевое колесо и нажимают на акселератор или тормоз, чтобы имитировать силы, возникающие при вождении реального автомобиля.

Приложения

Самые ранние версии тактильной технологии были впервые использованы в больших самолетах, которые имели системы отрицательной обратной связи с обнаружением ошибок. Они использовались для предупреждения об опасных условиях полета, чтобы операторы могли «почувствовать» невидимые препятствия и обойти их.

Жилет с силовой обратной связью Aura Interactor | Изображение предоставлено Викимедиа

В начале 1970-х годов в Bell Telephone Lab была разработана первая система тактильной связи. Два десятилетия спустя были разработаны носимые устройства и системы с обратной связью по усилию с механизмами персонального тактильного интерфейса.

Сегодня тактильные технологии находят множество применений, от робототехники и медицины до виртуальной реальности.

1. Настольные компьютеры и мобильные устройства

Движок Taptic, встроенный в iPhone | Изображение предоставлено:iFixit

Apple представила дизайн тактильной сенсорной панели в серии MacBook. В 2015 году компания внедрила трекпады Force Touch во все MacBook, которые имитируют щелчки с помощью Taptic Engine. Эта технология Force Touch использует датчики давления, чтобы добавить еще один метод ввода на устройства Apple.

Большинство смартфонов используют тактильную обратную связь, чтобы пользователи знали о прикосновении был принят. В некоторых устройствах используется технология поверхностного осязания, которая создает тактильные эффекты на сенсорных экранах и других физических поверхностях.

Кроме того, тактильные устройства отображения предоставляют графическую и текстовую информацию с помощью осязания. Они невероятно помогают глухим и слепым людям.

2. Видеоигры

Контроллер Xbox One поддерживает технологию Impulse Trigger

Аркадные игры, например Fonz , начал использовать тактильную обратную связь в середине 1970-х годов. К концу 20 века тактильные устройства, такие как джойстики, игровые контроллеры и рули, стали обычным явлением.

Сегодня несколько джойстиков и консольных контроллеров поставляются со встроенными устройствами обратной связи, включая технологию Impulse Trigger от Microsft и технологию DualShock от Sony.

В 2018 году Razer представила беспроводную гарнитуру Nari Ultimate с парой тактильных драйверов с широким диапазоном частот. Sony также рассматривает возможность включения сопротивления триггеров, чтобы обеспечить более точную тактильную обратную связь в контроллерах PlayStation 5.

3. Автомобилестроение и авиация

Технология тактильной обратной связи также была интегрирована в большие сенсорные панели управления, установленные на приборных панелях автомобилей. Это повышает безопасность, обеспечивая подтверждение сенсорных команд, чтобы водителю не приходилось отвлекаться от дороги.

Он также предоставляет дополнительную тактильную информацию, например предупреждающий шаблон вибрации при превышении скорости.

Авиационная промышленность также приняла тактильную технологию, чтобы сообщить, как на маневренность влияют границы диапазона полета. Тактильные системы используют обратную связь по силе и жесткости, чтобы снизить риск перехода пилотов в небезопасные состояния полета, такие как сваливание, превышение скорости или чрезмерные факторы нагрузки.

4. Робототехника

Новая технология управления роботами, называемая тактикой, разрабатывается для выполнения сложных задач с помощью телеприсутствия. Хирургические роботы, например, позволяют врачам работать с другой стороны слова или манипулировать предметами, которые слишком малы / тесны для их рук.

Несколько исследований показали, что включение тактильной обратной связи в управление роботами повышает точность и снижает повреждение тканей. Это также может позволить врачам обучать пациентов, которые существуют только в виртуальной реальности, и в то же время получить ощущение реального разрезания и наложения швов.

Эти типы роботов также могут быть полезны в различных ситуациях, таких как спасение людей от бедствий, обезвреживание бомб или ремонт приборов космического корабля без подготовки к выходу в открытый космос.

Исследователям удалось разработать тактильную перчатку со 120 микрожидкостными приводами, которые прижимаются к коже пользователя так же, как и досягаемый объект. Когда он установлен на усовершенствованной руке антропоморфного робота, он может ощущать все, что может почувствовать человек, включая температуру, силу и вибрацию.

Читайте:15 различных типов роботов | Разъяснил

5. Медицина

Тактильность всей руки | Предоставлено:Центр анализа изображений

В области медицины тактильные интерфейсы используются для обучения инвазивным процедурам, таким как интервенционная радиология и лапароскопия, а также для обучения студентов-стоматологов.

Центр анализа изображений работает в этой области более десяти лет:они разработали систему HASP, которая сочетает в себе стереовизуализацию с высокоточной тактильной обратной связью, чтобы обеспечить возможность предоперационного тестирования для восстановления костных фрагментов.

Они также разработали гибкий инструмент тактильного моделирования, инструмент тактильного выравнивания для визуальной сборки и тактильные ощущения всей руки с настоящими 3D-дисплеями.

6. Виртуальная реальность (VR)

Тактильная оболочка NeoSensory

Технология тактильных ощущений виртуальной реальности предлагает дополнительное измерение искусственному миру, позволяя пользователям ощущать виртуальную среду с помощью осязания в дополнение к аудиовизуальному восприятию.

Многие компании выпускают интригующие тактильные продукты, такие как тактильные костюмы для туловища или всего тела, чтобы обеспечить поистине захватывающий опыт.

Дисней, например, сделал куртку Force Jacket, которая имитирует физические переживания людей, ее носящих. Это 5-фунтовый домкрат с программным управлением и системой клапанов, которая надувает и сдувает 26 воздушных отсеков. Домкрат разработан для использования в индустрии игр и развлечений.

Другая компания под названием NeoSensory разрабатывает тактильную куртку, которая позволяет владельцу чувствовать стену, о которой он заден, прикосновение другого аватара, объятия, капли дождя, выстрелы и даже взрывы.

Прочтите:18 лучших приложений дополненной реальности (AR)

В общем, будущее тактильных технологий не ограничивается телеоперациями и симуляторами. Вместо этого он интегрирован во весь человеческий опыт. Это позволит все большему количеству людей испытать то, чего они в противном случае никогда бы не испытали.