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DLR SchoolLab
Haptische Interaktion


Haptische Interaktion im Lab

Die Generierung von haptischen Eindrücken durch eine rechnergestützte Schnittstelle erlaubt das Erfassen von Formen, Größen und Kräften. Diese Simulation des menschlichen Kraft- und Tastsinns ist als Ergänzung oder eigenständig zur Vermittlung einer realen virtuellen Umgebung notwendig, um den Akteuren eine bessere Vermittlung der realen Umgebung zu erlauben - in der Folge liegt eine erhöhte Immersion und ein verbesserter Realismus vor. Exemplarisch sind in diesem Zusammenhang medizinische Anwendungsgebiete zu nennen, in denen ein taktiler Eindruck als ergänzende und notwendige Unterstützung innerhalb chirurgischer Navigationssysteme für Operationen eingesetzt wird. Ein zweites, sehr verbreitetes Anwendungsgebiet ist die Steuerung von Robotern, Kränen und Systemen, in denen Greifarme eingesetzt werden und es notwendig ist, dass der Akteur neben einer visuellen Wahrnehmung auch eine physikalische Rückkopplung erhält.

Haptische Interaktion im Lab


Haptic-Device

Innerhalb des Versuchsaufbaus wird vermittelt, was unter taktiler Wahrnehmung auf dem Computer zu verstehen ist, welche unterschiedlichen Komponenten (u. a. Berührung, Druck, Vibration) diese Sinneswahrnehmung beinhaltet und wie ein technisches Gerät zur Simulation von taktiler Interaktion funktioniert. Hierzu steht ein sogenanntes Haptic-Device im DLR-School_Lab zur Verfügung. Zudem wird aufgezeigt, welche Beziehung zwischen realer und rechnergestützter Haptik besteht und welche physikalischen Modelle bei der rechnergestützten haptischen Simulation beachtet und realisiert werden müssen.

Experimente zur Haptischen Interaktion


Haptische Interaktion im Lab

Initial wird, unabhängig von der Altersgruppe, den Schülerinnen und Schülern vermittelt, warum sich reale Berührung anders „anfühlt“ als mit einem Haptik Device. Hierzu werden unterschiedliche Gegenstände des täglichen Lebens im Rechner modelliert. Welche Gegenstände können ertastet werden, welche nicht und aus welchen Eigenschaften resultieren mögliche Probleme bei der Detektion? Dieses ist eine typische Frage, die zu erarbeiten sein wird. Die Schülerinnen und Schüler sollen auch ermutigt werden, die Parametrisierung der Objekte, wie Größe oder Material-/Oberflächen-Beschaffenheit selber zu verändern und optimal, im Sinne einer realistischen Erkennung, einzustellen.

Basierend auf diesen Erkenntnissen werden innerhalb des Versuchsaufbaus die unterschiedlichen Teilaspekte einer taktilen Simulation erkennbar sein, u.a haptisches Rendering und Force Feedback. Zudem wird praktisch thematisiert, welche Besonderheiten bei der Diskretisierung realer Informationen zu beachten sind. Neben der visuellen Komponente müssen geeignete Netze erstellt werden, welche die geometrische Konstruktion in Kombination mit physikalischen Eigenschaften, bekannt sind in diesem Zusammenhang u. a. Feder-Masse-Systeme, repräsentieren.

Ein weiterer Aspekt ist die Erkennung von Kollisionen und dessen haptischer Eindruck. Da das Versuchssystem neben der haptischen Komponente auch eine visuelle dreidimensionale Ausgabe beinhaltet, können die Unterschiede zwischen visueller und taktiler Wahrnehmung erkannt werden. Eine intuitive Benutzungsschnittstelle erlaubt eine schülergerechte Anpassung unterschiedlicher Parameter- und Modellierungseigenschaften.

Weitere Informationen

Ansprechpartner für das Experiment
"Haptische Interaktion"


Lehrstuhl Informatik VII (Graphische Systeme)
Prof. Dr. Heinrich Müller,
Dipl.-Inf. Frank Weichert

E-Mail:
{mueller|weichert}@ls7.cs.uni-dortmund.de

Internet:
ls7-www.cs.uni-dortmund.de

Interessierte Schulklassen aber auch die allgemeine Öffentlichkeit sind jederzeit herzlich eingeladen, die Experimente zur „Haptischen Interaktion“ im Labor praktisch durchzuführen. Sprechen Sie ihren Besuch bitte mit der Leiterin des DLR_School_Lab der TU Dortmund, Frau Dr. Sylvia Rückheim (rueckheim@verwaltung.tu-dortmund.de) ab - aktuelle Informationen finden sich auch in der Internetpräsenz mit der Adresse http://www.dlr.de/schoollab. Für spezielle Fragen zum Experiment „Haptische Interaktion“ können Sie sich auch sehr gerne an den Lehrstuhl für graphische Systeme wenden, der dieses Experiment betreut (s. Infobox).