Souhrn
Výzkumníci z University of California v Santa Barbaře (UCSB) vyvinuli optotaktilní povrchy, které umožňují současné vizuální i hmatové vnímání dynamických grafik. Každý pixel na tenkém povrchu se zvedá do hmatatelného hrbolku až o jeden milimetr díky pulzům projektovaného světla, které zahřívá vzduch v malé dutině. Technologie nevyžaduje vestavěnou elektroniku ani kabely a byla popsána ve studii publikované v časopise Science Robotics.
Klíčové body
- Pixely fungují na principu foto-termické expanze: laserový paprsek zahřívá grafitovou fólii, která rychle ohřeje vzduch v dutině pod membránou a posune povrch ven.
- Rychlost odezvy od 2 do 100 milisekund umožňuje zobrazení plynulých tvarů, kontur a znaků.
- Vyrobeno pole s více než 1500 nezávisle adresovatelnými pixely, což překonává předchozí taktilní displeje v hustotě a rychlosti.
- Laserový paprsek slouží současně k napájení, adresování a vizuálnímu zobrazení.
- V uživatelských testech účastníci přesně lokalizovali a sledovali pohybující se stimuly prstem.
Podrobnosti
Výzkum započal v roce 2021 otázkou profesora Yona Visella z UCSB: Zda světlo, které kreslí obraz, dokáže zároveň vyvolat dostatečně silnou mechanickou odezvu pro hmatové vnímání. Po roce modelování a neúspěšných prototypů vytvořil Max Linnander v roce 2022 funkční proof-of-concept. Jednotlivý pixel bez jakékoli vestavěné elektroniky reagoval na záblesk malého diodového lasera jasným hmatovým impulsem při dotyku.
Plná architektura displeje vychází z tohoto principu. Každý pixel tvoří malá vzduchová dutina pod tenkou membránou a zavěšená grafitová fólie. Když laserový paprsek osvítí fólii, ta absorbuje světlo a rychle se zahřeje. Expance ohřátého vzduchu v dutině vytlačí membránu ven o až jeden milimetr, což postačuje pro přesnou lokalizaci pixelu konečkem prstu. Skenovací systém rychle prohledává paprsek přes pole pixelů, čímž vytváří souvislé vizuální i taktilní animace.
Tato technologie překonává limity předchozích taktilní displejů, které měly problém kombinovat vysokou hustotu pixelů, rychlost a dostatečné posun povrchu. UCSB tým vyrobil pole s přes 1500 pixely, což umožňuje zobrazení detailních tvarů. V experimentech uživatelé přesně sledovali pohybující se stimuly, což demonstruje potenciál pro interaktivní aplikace. UC Santa Barbara je výzkumná univerzita známá příspěvky v oblasti materiálů a robotiky, kde profesor Visell vede laboratoř zaměřenou na haptiku a měkkou robotiku.
Proč je to důležité
Tato technologie přináší pokrok v haptické zpětné vazbě pro displeje, což má aplikace v rozšířené realitě, virtuální realitě nebo medicínském tréninku, kde je klíčové spojit zrakové a hmatové vnímání. V robotice by mohla sloužit k intuitivnímu ovládání nebo simulaci povrchů. Nicméně jde o laboratorní prototyp – výzvy zahrnují škálovatelnost na větší plochy, energetickou účinnost lasera a dlouhodobou odolnost membrán. V porovnání s elektromechanickými aktuátory je bezdrátový přístup výhodný, ale vyžaduje přesné řízení tepla, aby se zabránilo degradaci materiálů. V širším kontextu posiluje trendy v multisenzorických rozhraních, která se prosazují v průmyslu, ale komercializace potrvá roky.
Zdroj: 📰 Tom’s Hardware UK
