Daten „erfühlen“ mit haptischer Technologie

Daten fuehlen mit haptischen Displays

Forscher entwickeln Sensorsysteme, die über Vibrationsmuster oder Drucksignale Informationen übertragen und bei der Steuerung komplexer Systeme helfen.

Der Umgang mit Technik läuft meistens über Bildschirme oder Lautsprecher. Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) entwickeln jetzt haptische Displays, die über den Tastsinn arbeiten. Vibrationsmustern beispielsweise können den Umgang mit komplexen Steuersystemen erleichtern.

Aufmerksamkeit des Nutzers weniger beanspruchen

„Haptische Displays übertragen per Vibration oder Druck Informationen über die Haut“, sagt Erik Pescara von der Forschungsgruppe Telecooperation Office (TECO) des KIT. „Das kann eine Smartwatch sein, die uns über Vibration auf eine eingehende Nachricht aufmerksam macht, oder ein Handy, das uns aus der Hosentasche heraus über Vibrationsmuster navigiert.“

Haptische Feedbackgeräte können aber viel mehr: TECO entwickelt haptische Assistenzsysteme für komplexe Steueraufgaben. Mögliche Anwendungsszenarien des Systems VibrAID sind beispielsweise Leitwarten von Kraftwerken oder Verkehrsnetzen. Dort werden oft große Mengen relevanter Daten auf Bildschirmen angezeigt. Diese Dashboard-Systeme  sind grafische Benutzeroberflächen, die Informationen per Computer darstellen. Sie sind zwar individuell konfigurierbar, es kann aber passieren, dass Nutzer nicht schnell genug zu den wichtigen Informationen finden, um das System optimal zu steuern.

„Wir wollen den visuellen Sinn entlasten, indem wir über den haptischen Sinn auf relevante Ereignisse aufmerksam machen“, sagt Vincent Diener, der VibrAID am KIT entwickelt und ebenfalls bei TECO mitarbeitet. „Ein tragbares System – ein sogenanntes Wearable – informiert den Nutzer mithilfe vorab eingelernter Vibrationsmuster über wichtige Änderungen oder Events im Dashboard.“ Die Aufmerksamkeit des Nutzers wird auf diese Weise weniger beansprucht und er kann sich besser auf andere Aufgaben konzentrieren. „Im Hintergrund läuft ein Server, der überwacht, ob es im System beispielsweise eine Überschreitung eines Richtwertes gibt“, so Diener. „Liegt eine solche vor, sendet das System die Information an das Smartphone des Nutzers. Dieses leitet dann die entsprechenden Daten via Bluetooth an das Wearable weiter und löst die Vibrationsimpulse aus.“

Ein Hut, der vor Hindernissen warnt  

Das System besteht aus einer Manschette für das Handgelenk, die mit zehn kleinen Vibrationsmodulen ausgestattet ist. Die Wissenschaftler bauen gegenwärtig am Beispiel der Leitwarte eines Energieversorgers eine realitätsnahe Studienumgebung auf, um das System dort zu testen.

Das Team von TECO hat zuvor schon andere haptische Technologien entwickelt. Der sogenannten „Proximity Hat“ (zu Deutsch etwa „Annäherungshut“) nutzt beispielsweise  Reizwahrnehmung durch Druck. Er übermittelt seinem Träger durch schwächere oder stärkere Signale Informationen darüber, wie nah sich Wände, Durchgänge oder Gegenstände befinden. Das System vermisst die jeweilige Umgebung in Echtzeit via Ultraschall. Es könnte Sehbehinderte ebenso bei der Orientierung im Raum unterstützen wie Feuerwehrleute in einem verrauchten Gebäude.

Bei „RüttelFlug“ steht das Gleitschirmfliegen im Zentrum. Hier ist es wichtig, dass der Pilot Informationen über die thermischen Umgebungsbedingungen bekommt, um kontrolliert sinken oder steigen zu können. Üblicherweise zeigen Messgeräte die Flughöhe an und übermitteln die Vertikalgeschwindigkeit über visuelle oder auditive Signale an den Piloten. Das System RüttelFlug informiert den Gleitschirmflieger dagegen per Vibrationen über die Geschwindigkeits- und Höhenveränderung. So kann dieser den Flug ohne störendes Piepsen oder ablenkende Monitore genießen.

Bild: Haptische Displays könnten komplexe Steueraufgaben in Leitwarten erleichtern, indem sie über fühlbares Feedback auf relevante Ereignisse aufmerksam machen. Hier im Bild: die Leitwarte des Neutrino-Experiments KATRIN am KIT. (Foto: Irina Westermann, KIT)