Dłoń na ramieniu, głaskanie po ręce, przytulanie: takie dotyki uspokajają, pocieszają, zapewniają bezpieczeństwo i bliskość. Kiedy komórki nerwowe w skórze przekazują takie bodźce, wiele obszarów mózgu staje się aktywnych w mgnieniu oka, napędzając biochemię organizmu. Uwalniane są hormony i inne substancje przekaźnikowe, w tym oksytocyna, która tworzy poczucie dobrego samopoczucia i więzi. Z drugiej strony wideokonferencje zwykle pozostawiają nas „na chłodno”; prawie nie czujemy poczucia bezpieczeństwa ani bliskości – brakuje fizycznego kontaktu. Ale co się dzieje, gdy bliskość jest ważna, gdy dzieci są poważnie chore, a ich rodzice nie mogą się z nimi zobaczyć? Kiedy kontakt fizyczny nie jest dozwolony z powodu osłabionego układu odpornościowego?
Inteligentne tekstylia powinny umożliwić zanurzenie się w wirtualnej rzeczywistości i odczuwanie dotyku na własnym ciele. Ma to sprawić, że ciężko chore dzieci przebywające na oddziałach izolacyjnych poczują bliskość ciała rodziców podczas symulowanych komputerowo wizyt. Zespół badawczy z Uniwersytetu Kraju Saary, Uniwersytetu Nauk Stosowanych Kraju Saary (htw saar), Centrum Mechatroniki i Automatyki (ZeMA) oraz Niemieckiego Centrum Badań nad Sztuczną Inteligencją (DFKI) współpracuje interdyscyplinarnie, aby zapewnić, że dzieci przebywające na oddziałach izolacyjnych mogą poczuć fizyczną bliskość swoich rodziców nawet, gdy nie ma ich w pobliżu i mogą zanurzyć się w tym doświadczeniu tak realistycznie, jak to tylko możliwe. Na styku nauk inżynieryjnych, neurotechnologii, medycyny i informatyki, naukowcy opracowują model spotkania w ramach projektu „Multi-Immerse”, który ma na celu odwołanie się do wszystkich zmysłów. „Immerse” oznacza „zanurzenie”, intensywną percepcję sensoryczną. Korzystając z nowych technologii, młodzi pacjenci powinni widzieć, słyszeć i czuć swoich rodziców i rodzeństwo tak realistycznie, jak to tylko możliwe i nadal odczuwać ich intensywną bliskość pomimo fizycznej separacji.
Grupa badawcza kierowana przez profesorów Stefana Seelecke i Paula Motzkiego z Uniwersytetu Kraju Saary i ZeMA w Saarbrücken jest odpowiedzialna za czucie i percepcję dotykową: specjalizują się w nadawaniu powierzchniom nowych właściwości za pomocą lekkich folii silikonowych. Inżynierowie zamieniają folie o grubości zaledwie 50 mikrometrów w sztuczną skórę: tak jak skóra jest interfejsem ludzkiego ciała z rzeczywistym światem zewnętrznym, tak folia ma stać się jego interfejsem ze światem wirtualnym. Celem jest stworzenie nowego postrzegania ciała w fikcyjnej rzeczywistości.
Wbudowane w tekstylia folie mają na celu przeniesienie na skórę dziecka dotyku, który pojawia się, gdy matka lub ojciec głaszczą drugi inteligentny materiał tekstylny w innym miejscu.
– Używamy folii, znanych jako elastomery dielektryczne, jako czujników do wykrywania ruchów dotykowych i jednocześnie jako siłowników, tj. napędów dotykowych, do przekazywania tych ruchów – wyjaśnia Stefan Seelecke, profesor inteligentnych systemów materiałowych.
Jako czujnik folia rozpoznaje, jak precyzyjnie dłoń i palce wgniatają i rozciągają ją podczas jej głaskania. Folia dokładnie naśladuje deformację spowodowaną ruchami dotykowymi w drugim materiale tekstylnym na skórze dziecka, dając wrażenie, że jest na przykład głaskane po ramieniu.
– Górna i dolna część folii są zadrukowane przewodzącą, wysoce rozciągliwą warstwą elektrod. Kiedy przykładamy do niej napięcie elektryczne, elektrody przyciągają się wzajemnie z powodu przyciągania elektrostatycznego i ściskają folię, która przesuwa się na bok i zwiększa swoją powierzchnię – wyjaśnia profesor Paul Motzki.
Przy każdym najmniejszym ruchu zmienia się pojemność elektryczna folii: jest to wielkość fizyczna, którą można zmierzyć. Kiedy palec głaszcze folię, odkształca ją, a dokładna zmierzona wartość pojemności elektrycznej może być przypisana do każdej indywidualnej pozycji: Określona liczba opisuje bardzo konkretną pozycję folii. Sekwencja tych indywidualnych zmierzonych wartości wprawia w ruch całą sekwencję. Folia jest zatem własnym rozciągliwym czujnikiem, który rozpoznaje, w jaki sposób jest odkształcana.
Korzystając ze zmierzonych wartości poszczególnych odkształceń, naukowcy mogą na przykład przenosić ruchy głaskania przez inteligentny materiał tekstylny na ramię dziecka. Mogą również kontrolować film w ukierunkowany sposób. Inteligentne algorytmy mogą być wykorzystywane do przewidywania i programowania sekwencji ruchów w jednostce sterującej.
– Możemy sprawić, by folia wykonywała nieskończenie zmienne ruchy podnoszenia, a więc miała wrażenie zwiększania nacisku lub nawet utrzymywania określonej pozycji – wyjaśnia doktorantka Sipontina Croce, która uczestniczy w projekcie. Ale możliwe są również ruchy stukania. Naukowcy mogą zmieniać częstotliwość i wibracje w zależności od potrzeb.
– Możemy połączyć kilka takich inteligentnych komponentów, aby na przykład transmitować długi ruch głaskania. Aby to zrobić, łączymy te komponenty w sieć, aby komunikowały się i współpracowały ze sobą jak rój – wyjaśnia Paul Motzki.
Proces ten jest tani, lekki, bezgłośny i energooszczędny. Technologia może również zintensyfikować wrażenia w grach komputerowych dzięki realistycznemu postrzeganiu ciała. W innych projektach inżynierowie wykorzystują swoje folie do pokrywania rękawic roboczych dla Przemysłu 4.0 lub tworzenia wrażenia krawędzi przycisków, więc przyciski lub suwaki mogą być wyczuwalne znikąd, dzięki czemu interfejsy użytkownika są bardziej przyjazne dla użytkownika.
Wielu młodych naukowców bada również technologię elastomerów dielektrycznych w zespole profesorów Stefana Seelecke i Paula Motzki w ramach kilku prac doktorskich. Jest to przedmiotem licznych publikacji w czasopismach specjalistycznych i zostało sfinansowane w ramach kilku projektów badawczych: przez UE w ramach stypendium Marie Curie Research Fellowship, przez rząd kraju związkowego Saary w ramach projektów EFRR iSMAT i Multi-Immerse, a w innych również przez MESaar w ramach programu doktoranckiego. Naukowcy chcą wprowadzić wyniki swoich badań zorientowanych na zastosowania do praktyki przemysłowej. W tym celu założyli firmę mateligent GmbH.
Źródło: materiały Uniwersytetu Kraju Saary, zdjęcia w tekście: Oliver Dietze(2)
Zostaw komentarz
You must be logged in to post a comment.