Der multimodale Ansatz zur Wiedergabe weicher Texturen auf Touch-Displays

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Ercan Altinsoy
• Fachliche Zuordnung: Arbeitswissenschaft, Ergonomie, Mensch-Maschine-Systeme ; Akustik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 498783029

Geräte mit Touchscreens werden zu einem wichtigen Bestandteil unseres täglichen Lebens, da sie zahlreiche Aufgaben ausführen können und im Gegensatz zu Computern tragbar sind. Heutzutage sind sie leicht verfügbare, günstige und programmierbare Werkzeuge, die in einer Vielzahl von elektronischen Geräten Verwendung finden. Eine zunehmende Anzahl von Anwendungen beinhalten komplizierte und kritische Aufgaben. Die Bedienung dieser Anwendungen erfolgt meist auf visuelle Hinweise über Bildschirme. Für eine zuverlässigere und bequemere Interaktion zwischen Mensch und Display wäre ein präzises haptisches Feedback für Touchscreens wünschenswert. In den letzten zehn Jahren wurden durch wegweisenden Studien Verfahren eingeführt, mithilfe derer realistische haptische Texturen durch Aufzeichnen von Oberflächeninformationen erstellt werden können. Die aufgezeichneten Informationen beinhalten jedoch neben erforderlichen Texturinformationen auch zwangsläufig wahrnehmungsredundante Daten. Deshalb besteht die erste Zielstellung dieser Studie darin, die Wahrnehmungsgrenzen taktiler Empfindungen zu bestimmen. Mithilfe dieser Erkenntnisse lässt sich die erforderliche Informationsmenge ermitteln, die zur Erzeugung eines plausiblen Texturgefühls auf Displays erforderlich sind. Da Texturen als komplexes Zusammenspiel von taktilen und auditiven Reizen wahrgenommen werden, soll auch der der Einfluss von akustischem Feedback untersucht werden. Eine weitere Zielstellung dieser Studie ergibt sich aus der Tatsache, dass Touchscreens aufgrund ihrer festen Glasoberfläche im Gegensatz zu herkömmlichen kinästhetischen Geräten auf taktiles Feedback beschränkt sind. In jüngster Zeit wurden Implementierungsideen für kinästhetisches Feedback auf Touchscreens durch mehrere Studien vorgestellt. Allerdings validieren diese Studien ihre Antriebsmechanismen nur mit einfachen Steifigkeitsmodellen. Neben kinästhetischen Anzeigen werden herkömmliche Kraftrückkopplungsvorrichtungen verwendet, um weiche Materialien unter Verwendung eines linearen Steifheitsmodells zweiter Ordnung zu erzeugen. Linearen Steifheitsmodells zweiter Ordnung werden üblicherweise verwendet, um Umweltdynamiken zu simulieren. Andererseits können weiche Materialien aufgrund ihrer nichtlinearen viskoelastischen Eigenschaften mit linearen Modellen nur unzureichend beschrieben werden. Aus diesem Grund kann auf keinem kinästhetischen Gerät ein präziser Weichheitseffekt erzeugt werden. Das zweite Ziel dieser Studie ist deshalb die Erzeugung einer realistischen Weichheitsempfindung verschiedener Materialien auf Touchscreens. Dieses Ziel wird erreicht, indem das menschliche Steifheitswahrnehmung und verschiedene nichtlineare Steifheitsmodelle untersucht werden, um Weichheitsempfindungen nachzuahmen. Den Abschluss dieser Studie bildet die Einführung einer wahrnehmungsbasierten multimodalen Strategie zur Wiedergabe weicher Texturen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen