Origami-Kugel bringt haptisches Feedback in die Virtuelle Realität
Objekte in der Virtuellen Realität erspüren zu können, wird oft über passive Systeme realisiert. Es geht aber auch aktiv mithilfe von Origami.
Die Origami-Kugel der Westlake University vermittelt aktives haptisches Feedback in VR-Anwendungen.
(Bild: Danyang Zhu / Westlake University)
Ein Wissenschaftsteam der chinesischen Westlake University, des Westlake Institute for Advanced Study sowie weiterer chinesischer Forschungseinrichtungen hat ein haptisches Device für Virtual Reality (VR) auf Basis der asiatischen Papierfaltkunst Origami entwickelt. Es soll dem Nutzer eine Rückmeldung über die Steifigkeit von virtuellen Objekten geben und so das virtuelle Erlebnis realistischer erscheinen lassen.
In dem wissenschaftlichen Paper "Active mechanical haptics with high-fidelity perceptions for immersive virtual reality", das in Nature Machine Intelligence erschienen ist, beschreiben die Wissenschaftler ein kugelförmiges Gerät, das haptisches Feedback geben kann.
"Als ich an der Arizona State University war, untersuchte meine Gruppe gebogenes Origami und nutzte es, um die Steifigkeit im Jahr 2020 abzustimmen", sagt Hanqing Jiang, Hauptautor der Studie. "Diese Arbeit inspirierte uns dazu, Origami und das Metaverse zu kombinieren. Damals hatten wir noch keine detaillierten Pläne, wie das funktionieren sollte. Nachdem ich 2021 der Westlake University beigetreten war, konnte ich meine eigene Gruppe mit Maschinenbau- und Elektroingenieuren stark erweitern und einen detaillierten Plan ausarbeiten, um aktive mechanische Empfindungen mithilfe von gebogenem Origami für das Metaversum zu replizieren."
Aktive Empfindungen
In dem Gerät sind mehrere gebogene Origami-Platten eingearbeitet. Elektromotoren verändern je nach Szene in einer VR-Umgebung den Winkel zwischen den Origami-Platten. Dadurch wird eine "aktive mechanische Empfindung" erzeugt. Sie steht im Gegensatz zu passiven Empfindungen, wie sie etwa durch Vibrationen generiert werden; eine bisher gängige Methode, um haptisches Feedback zu geben. Aktive Systeme können Empfindungen physischer Art besser widerspiegeln als passive, begründen die Forschenden ihren Ansatz.
Das Device ermöglicht es so, virtuelle Objekte ähnlich zu empfinden, wie in der realen Welt. Weichheit oder Steifigkeit der Objekte können nachgebildet werden. Das System soll es auch erlauben, berührungsbezogene Erfahrungen zu machen, indem Menschen aktiv mit den virtuellen Objekten umgehen und interagieren. Das Gerät erzeugt also nicht nur taktile Empfindungen, wenn das Objekt lediglich angefasst wird. So kann das Gerät auch das Gefühl transportieren, dass die Hand gequetscht wird.
Die taktilen Empfindungen können "einfach mit bestimmten VR-Inhalten synchronisiert werden", heißt es von den Wissenschaftlern. Sie würden dann passend getimt zum VR-Erlebnis erzeugt.
Die Wissenschaftler sind der Ansicht, dass das Origami-Design anderen passiven Verfahren überlegen ist und andere haptische Geräte übertrifft. Das Gerät soll nun weiterentwickelt werden. Es soll dann multimodale Empfindungen erzeugen können, sodass etwa aktive Berührungen erfahren sowie Texturen und Temperatur in der Virtuellen Realität erspürt werden können.
(olb)