Der haptische Handschuh DextrES wird zurzeit noch über ein sehr dünnes elektrisches Kabel mit Strom versorgt.

Der haptische Handschuh DextrES wird zurzeit noch über ein sehr dünnes elektrisches Kabel mit Strom versorgt. ETH Zürich

Weltweit befassen sich Ingenieure und Software-Entwickler mit der Entwicklung von Technologien, die es dem Nutzer ermöglichen, virtuelle Objekte zu berühren, zu greifen und zu manipulieren – mit dem gleichen Gefühl, wie wenn sie etwas in der realen Welt berühren würden. Forschern der École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) und der ETH Zürich ist mit diesem neuen, haptischen Handschuh ein Schritt auf dem Weg zu diesem Ziel gelungen: Der DextrES ist er in der Lage, mit einer Spannung von 200 Volt und nur einigen Milliwatt Leistung an jedem Finger eine Haltekraft von bis zu 40 Newton zu generieren.

„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“, erklärt Herbert Shea, Leiter des Soft Transducers Laboratory (LMTS) der EPFL. DextrES wurde an der ETH Zürich von Freiwilligen getestet und einem Fachpublikum vorgestellt.

Gewebe, Metallbänder und Elektrizität

Der Handschuh besteht aus Baumwolle und dünnen, elastischen Metallbändern, die über die Finger laufen. Diese Bänder 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, die 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.

Das Hirn austricksen

Zurzeit wird DextrES noch über ein sehr dünnes elektrisches Kabel mit Strom versorgt. Aufgrund der geringen erforderlichen Spannung und Leistung könnte letztlich jedoch eine kleine Batterie diese Aufgabe übernehmen. „Das System benötigt deshalb so wenig Strom, weil keine Bewegung erzeugt, sondern eine gebremst wird“, so Shea. Um herauszufinden, wie exakt reale Bedingungen simuliert werden müssen, um dem Nutzer ein realistisches Erlebnis zu verschaffen, sind nun weitere Tests erforderlich. „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. Unsere Arbeit geht einen Schritt in diese Richtung, indem wir uns insbesondere auf das kinästhetische Feedback fokussieren“, erklärt Otmar Hilliges, Leiter des Advanced Interactive Technologies Lab der ETH Zürich, den Plan für die Zukunft. Konkret besteht der nächste Schritt in einer Vergrößerung des Gerätemaßstabs und der damit einhergehend der Einsatz an anderen Körperteilen mittels eines leitfähigen Gewebes.