触覚とは何ですか？定義とアプリケーション

触覚という用語は、触覚を意味するギリシャ語の「触覚」に由来しています。触覚は能動的と受動的に分類することができます。触覚は主に、アイテムを伝達または認識するためのアクティブタッチに関連付けられています。

それは、タッチを含むあらゆる形態の相互作用を指す場合があります。例–

• 非言語コミュニケーションの分野では、触覚とは、動物と人が触覚を介してコミュニケーションし、相互作用する方法を指します。
• 知覚に関して、触覚とは文字通り「何かを把握する」能力を意味します。
• テクノロジーでは、触覚とは、ユーザーに力、動き、または振動を加えることによってタッチのエクスペリエンスを作成することを指します。

この記事では、ハプティックスの歴史、実装、アプリケーションなど、ハプティックスの技術的側面に焦点を当てました。基本から始めましょう：実際に触覚とは何ですか？

定義： 触覚は、コンピュータアプリケーションとの人間の相互作用に触覚と制御を適用する科学です。触覚デバイスには、ゲームコントローラーやジョイスティックなどの入出力デバイスを介したユーザーとコンピューター間の物理的な接触が含まれます。

ハプティクスはどのように実装されていますか？

触覚技術は、振動と力のフィードバックの2つの方法で実装できます

1。バイブレーション： ほとんどの電子機器は、振動を介して触覚フィードバックを提供します。振動は通常、ドライブシャフト上の不均衡な質量で構成される電気モーターによって生成されます。シャフトが回転すると、不規則な塊が回転し、取り付けられたデバイスが揺れます。

iPhoneやMacBookなどの最新のデバイスは、振動を使用して触覚フィードバックを提供します。ただし、電気モーターの代わりに、磁気ボイスコイルを使用して振動を発生させます。質量は相互に移動し、応答タイマーが短くなり、正確な触覚画像が提供されます。

2。フィードバックを強制する： 多くのデバイスは、モーターを使用して、ユーザーが保持するオブジェクトの動きを制御します。運転支援システムやレーシングビデオゲームは、そのようなデバイスの最良の例です。ステアリングホイールを回転させ、アクセルまたはブレーキを押して、実際の車両を運転するときに受ける力をシミュレートします。

アプリケーション

触覚技術の初期のバージョンは、エラー検知ネガティブフィードバックシステムを備えた大型飛行機で最初に利用されました。オペレーターが目に見えない障壁を「感じ」て回避できるように、危険な飛行状態の警告を提供するために使用されました。

AuraInteractorフォースフィードバックベスト|画像クレジット：ウィキメディア

1970年代初頭、ベル研究所で最初の触覚通信システムが開発されました。 20年後、ウェアラブルフォースフィードバックデバイスとパーソナルハプティックインターフェイスメカニズムを備えたシステムが開発されました。

今日、ハプティックテクノロジーには、ロボット工学、医学、バーチャルリアリティなど、数十のアプリケーションがあります。

1。デスクトップとモバイルデバイス

iPhoneに埋め込まれたタプティックエンジン|画像クレジット：iFixit

AppleはMacBookシリーズに触覚タッチパッドのデザインを導入しました。 2015年、同社はすべてのMacBookに「ForceTouch」トラックパッドを組み込みました。これは、TapticEngineでクリックをシミュレートします。この感圧タッチテクノロジーは、圧力センサーを使用して、Appleデバイスに別の入力方法を追加します。

ほとんどのスマートフォンは、触覚による触覚フィードバックを使用して、ユーザーにタッチを知らせます。 受け入れられました。一部のデバイスは、タッチスクリーンやその他の物理的な表面に触覚効果を生み出す表面触覚技術を使用しています。

さらに、触覚ディスプレイデバイスは、触覚を使用してグラフィックおよびテキスト情報を提供します。彼らは聴覚障害者や視覚障害者を支援するのに非常に役立ちます。

2。ビデオゲーム

XboxOneコントローラーはインパルストリガーテクノロジーを備えています

Fonz などのアーケードゲーム 、1970年代半ばに触覚フィードバックの使用を開始しました。 20世紀の終わりまでに、ジョイスティック、ゲームコントローラー、ハンドルなどの触覚デバイスが一般的になりました。

現在、いくつかのジョイスティックとコンソールコントローラーには、MicrosftのImpulseTriggerテクノロジーやSonyのDualShockテクノロジーなどのフィードバックデバイスが組み込まれています。

2018年、Razerは、ワイド周波数ハプティックドライバーのペアを備えたNariUltimateという名前のワイヤレスヘッドセットを発表しました。ソニーはまた、PlayStation 5コントローラーでより正確な触覚フィードバックを可能にするために、トリガーコントロールの抵抗を含めることを検討しています。

3。自動車および航空

触覚フィードバックテクノロジーは、車両のダッシュボードに取り付けられた大型のタッチスクリーンコントロールパネルにも統合されています。ドライバーが道路から目を離す必要がないように、タッチコマンドの確認応答を提供することで、安全性が向上します。

また、制限速度を超えて運転しているときの警告振動パターンなど、追加の触覚情報も提供します。

航空業界はまた、飛行包絡線の境界によって機動性がどのように影響を受けるかを伝えるために触覚技術を採用しています。触覚システムは、力と剛性のフィードバックを使用して、パイロットが失速、速度超過、過度の負荷要因などの危険な飛行状態に入るリスクを軽減します。

4。ロボット工学

テレプレゼンスを介して複雑なタスクを実行するために、ハプティクスと呼ばれる新しいロボット制御技術が開発されています。たとえば、外科用ロボットを使用すると、医師は言葉の反対側から操作したり、手には小さすぎる/きつすぎるアイテムを操作したりできます。

いくつかの研究は、ロボットの制御に触覚フィードバックを組み込むことで、精度が向上し、組織の損傷が減少することを示しています。また、医師は仮想現実にのみ存在する患者を訓練しながら、実際の切断と縫合の感覚を得ることができます。

これらのタイプのロボットは、災害から人を引き抜いたり、爆弾を解体したり、船外活動の準備をせずに宇宙船の計器を修理したりするなど、さまざまな状況でも役立ちます。

研究者は、リーチオブジェクトと同じようにユーザーの皮膚を押す120個のマイクロ流体アクチュエータを備えた触覚グローブを開発することができました。高度な擬人化ロボットの手に取り付けると、温度、力、振動など、人の指先が感じることができるすべてのものを感知できます。

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5。医学

手全体の触覚|クレジット：画像分析センター

医療分野では、触覚インターフェースは、インターベンショナルラジオロジーや腹腔鏡検査などの侵襲的手技トレーニング、および歯科学生のトレーニングに使用されます。

Center for Image分析は、この分野で10年以上にわたって取り組んできました。彼らは、ステレオ視覚化と忠実度の高い触覚フィードバックを組み合わせて、骨片を修復するための術前テストを可能にするHASPシステムを開発しました。

彼らはまた、柔軟な触覚スカルプティングツール、視覚的な組み立てのための触覚アライメントツール、および真の3Dディスプレイを備えた手全体の触覚を設計しました。

6。バーチャルリアリティ（VR）

NeoSensoryのハプティックジャケット

バーチャルリアリティハプティクステクノロジーは、視聴覚に加えて、触覚を介してユーザーに仮想環境を感じさせることで、人工世界に追加の次元を提供します。

多くの企業が、真に没入型の体験を提供するために、胴体や全身のハプティックスーツなどの魅力的なハプティック製品を発表しています。

たとえば、ディズニーは、それを着ている人々の身体的体験をシミュレートするフォースジャケットを作成しました。これは、26の空気コンパートメントを膨張および収縮させるバルブシステムを備えた5ポンドのソフトウェア制御ジャッキです。ジャッキは、ゲームおよびエンターテインメント業界で使用するように設計されています。

NeoSensoryという名前の別の会社は、着用者が放牧した壁、別のアバターのタッチ、抱擁、雨滴、銃声、さらには爆発を感じることができる触覚ジャケットを開発しています。

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全体として、触覚技術の未来はテレオペレーションとシミュレーターに限定されていません。代わりに、それは人間の経験全体に統合されています。これにより、他の方法では体験できないことを、より多くの人々が体験できるようになります。