Edukira joan

Teknologia haptiko

Wikipedia, Entziklopedia askea

Ez da nahastu behar ukipen-teknologiarekin.

1992 NASAren ukipen-interfazeko eskularruaren diseinua

Teknologia haptikoa (baita komunikazio zenestesikoa edo 3D ukimena bezala ere ezagutzen dena) [1]erabiltzaileari indarrak, bibrazioak edo mugimenduak aplikatuz ukimen-esperientziak sor dezakeen teknologia da.[2] Teknologia hauek, ordenagailu bidezko simulazio batean objektu birtualak sortzeko, kontrolatzeko eta gailu telerrobotikoen urrutiko kontrola hobetzeko erabil daitezke. Gailu haptikoek ukipen-sentsoreak izan ditzakete, erabiltzaileak interfazean egiten dituen indarrak neurtzeko. Haptiko hitza, grezieraz "ἁπτικός", taktila esan nahi du. Gailu haptiko sinpleak joko-kontrolatzaileetan, joystiketan eta direkzio-gurpiletan ohikoak dira.

Teknologia haptikoak giza ukimenaren zentzuak nola funtzionatzen duen ikertzea errazten du, objektu birtual haptiko kontrolatuak sortzeko aukera emanez. Ikertzaile gehienek ukimen-sentsazioarekin lotutako hiru sistema sentsorial bereizten dituzte gizakiengan: larruazalekoa, kinestetikoa eta haptikoa.[3][4][5] Larruazalekoak eta kinestetikoak eragindako pertzepzio guztiei pertzepzio taktuala esaten zaie. Ukimenaren sentipena pasibo eta aktibo gisa sailka daiteke, eta "haptiko" terminoa, sarritan, objektuak komunikatzeko edo ezagutzeko ukimen aktiboarekin lotzen da.[6]

Historia

[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Teknologia haptikoaren lehen aplikazioetako bat aireontziak operatzeko serbomekanismo sistemak erabiltzen dituzten hegazkin handietan izan zen.[7] Serbosistemarik gabeko aireontzi arinagoetan, aireontzia abiadura batera heltzen zenean, pilotoaren kontroletan nabaritzen zen inpaktu aerodinamikoa. Hau hegaldi arriskutsu baten ohartarazpen baliagarri bat izan zen. Serbosistemek normalean "bide bakarrekoak" izaten dira; hau da, kontrol-gainazaletan aerodinamikoki aplikatutako kanpo-indarrak ez dira hautematen kontroletan, ondorioz, seinale sentsorial garrantzitsu honen falta ematen da.[8]

1960ko hamarkadan, Paul Bach-y-Ritak ikusmenaren ordezko sistema bat garatu zuen, metalezko hodi uhalen 20x20 matrize bat erabiliz. Hodi horiek altxatu eta jaitsi zitezkeen, pantailako pikselen antzeko "puntuak" sortuz. Aulki batean esertzen ziren pertsonak gailu honekin hornituta bizkarrean sartzen zitzaizkien puntuen patroia erabiliz irudiak identifika zitzaketen.[9]

Ukimenezko telefono baterako AEBetako lehen patentea Thomas D. Shannon-i eman zioten 1973an.[10] Bell Phones Laboratories, Inc.-eko A. Michael Noll-ek gizon-ukimenezko komunikazio sistema bat eraiki zuen 1970eko hamarkadaren hasieran, eta 1975ean patente bat eman zuten hura asmatzeko.[11]

A photo of an Aura Interactor vest
"Aura Interactor" txalekoa

1994an Aura Interactor txalekoa garatu zen.[12] Txalekoa indarra berrelikatzeko gailu eramangarri bat da, audio-seinale bat monitorizatzen duena eta eragingailu elektromagnetikoaren teknologia erabiltzen duena soinu-uhin baxuak bibrazio bihurtzeko eta kolpe edo ostiko moduko ekintzak irudikatzeko. Estereo, telebista edo bideokaseta baten audio-irteera txalekoan sartutako bozgorailu baten bidez erreproduzitzen da, eta horrela audio-seinalea gorputzean sentitu daiteke.

1995ean, Thomas Massiek PHANToM (HAptic iNTerface mekanismo pertsonala) sistema garatu zuen. Sistema honek beso konputarizatuen amaieran dedal moduko errezeptakuluak erabiltzen zituen, non pertsona baten hatzak sartzeko aukera zegoen. Modu horretan, erabiltzaileak objektu bat ordenagailuko pantailan "sentitzeko" aukera lortzen zuen.[13]

1995ean, Norvegian Geir Jensen-ek eskumuturreko erloju haptiko bat deskribatu zuen, Tap izena zuen larruazalean ziztatzeko mekanismo batekin. Eskumuturreko erlojua sakelako telefono batera konektatuko litzateke Bluetooth bidez eta siestaren maiztasun patroiei esker, deitzen duten pertsonei aukeratutako mezu laburrekin erantzuteko aukera izango luke erabiltzaileak.[14]

2015ean, Apple Watch merkaturatu zuten. Erlojuaren erabiltzailearen telefono mugikorretik jakinarazpenak eta alerta zuzentzeko larruazaleko ukipen-sentsoreak erabiltzen ditu.

Ukimenaren detekzio mekanikoko motak

[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Larruazaleko karga mekanikoaren hautematea mekanorrezeptoreek kudeatzen dute. Mekanohartzaile mota desberdinak daude, baina hatz-puntetan daudenak normalean bi kategoriatan sailkatzen dira.. Ekintza azkarra (EA) eta ekintza motela (EM). EM mekanorrezeptoreak esfortzu nahiko handiekiko eta maiztasun txikiekiko sentikorrak dira. Aldiz, EA mekanorrezeptoreak esfortzu txikiekiko sentikorrak dira maiztasun handiagoetan. Horren ondorioz, EM sentsoreek 200 mikrometrotik gorako anplitudeak dituzten testurak detekta ditzakete, eta EA sentsoreek 200 mikrometro eta 1 mikrometro bitarteko anplitudeak dituzten testurak detekta ditzakete, nahiz eta ikerketa batzuek iradokitzen duten EAk hatz-marka digitalaren uhin-luzera baino ehundura txikiagoak bakarrik detekta ditzakeela. EA mekanorrezeptoreek bereizmen handiko sentsibilitatea lortzen dute, marruskadurak sortutako bibrazioak eta hatz-markaren ehundura azalera, ehundura fin baten gainetik mugitzearen ondoriozko elkarreragina hautemanez.[15]

Inplementazioa

[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Atzeraelikadura haptikoa (askotan haptiko hutsez laburtua) maiztasun eta tarte jakin batzuetan kontrolatutako bibrazioak dira, ekintza "in-game" baten sentsazio adierazgarria emateko. Horrek barne hartzen ditu eskuko edo hatzetako "koskak", "kolpeak" eta "ukimenak".

Atzeraelikadura haptikoa eskaintzen duen gailu elektroniko gehienek bibrazioak erabiltzen dituzte, eta gehienek masa birakari eszentrikoko eragingailu mota bat (MBE) erabiltzen dute, hau da, ardatz motor bati lotutako pisu desorekatu bat. Ardatza apurtu ahala, masa irregular horren higidurak eragingailua eta akoplatutako gailua astindu egiten ditu. Eragingailu piezoelektrikoak bibrazioak sortzeko ere erabiltzen dira, eta Aktuatore Lineal Erresonante-ek (ALE) baino mugimendu are zehatzagoa eskaintzen dute, zarata gutxiagorekin eta plataforma txikiagoan, baina MBEk eta ALEk baino tentsio handiagoak behar dituzte.[16]

Kontrolatzailearen hausnarkaria

[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Ikusita ere: DualShock and Rumble Pak

Bideojokoen atzeraelikadura haptikoaren forma ohikoenetako bat kontrolagailuen bibrazioa da. 1976an, Sega Moto-Crosseko[17] moto jokoa, Fonz[18] bezala ere ezaguna, atzeraelikadura haptikoa erabili zuen lehen jolasa izan zen. Honek beste ibilgailu batekin talka eginten zuenean eskuluzeei dar-dar eragiten zuen.[19]

Indarraren atzeraelikadura

[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Indarra berrelikatzeko gailuek motorrak erabiltzen dituzte erabiltzaileak eskuetan duen elementu baten mugimendua manipulatzeko. [20]Automobilak gidatzeko bideojokoek eta simulagailuek asko erabiltzen dute, bolantea biratzen baitute benetako ibilgailu bat eskoratzean izandako indarrak simulatzeko. Lineako transmisioko gurpilak, 2013an sartutakoak, serbomotorretan oinarritzen dira eta gama handienekoak dira, indarrerako eta fideltasunerako.

2007an, Novint-ek Falcona merkaturatu zuen, erresoluzio handiko indar tridimentsionaleko atzeraelikadura zuen kontsumoko lehen 3D ukimen-gailua. Horri esker, objektuen simulazio haptikoa, testurak, bihurkina, momentua eta objektuen presentzia fisikoa egin ahal izan zen jolasetan.[21][22]

Aplikazioak

[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Kontrola

[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Telepresentzia

[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Atzeraelikadura haptikoa funtsezkoa da telepresentziaren bidez zeregin konplexuak egiteko. Shadow Hand esku robotiko aurreratuak 129 ukipen-sentsore ditu multzo bakoitzean informazioa operadoreari helarazteko. Horri esker, tipifikazioa eta antzeko lanak urrutitik egin daitezke.[23] Prototipo goiztiar bat NASAren robot humanoideen edo robonauten bilduman ikus daiteke.[24]

Teleoperazioa

[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Teleoperadoreak urrutitik kontrolatutako tresna robotikoak dira. Parte hartzen duten indarrei buruzko iruzkinak jasotzen dituztenean, horri, teleoperazio haptikoa deitzen zaio. Elektrikoki eragindako lehen teleoperadoreak Raymond Goertzek eraiki zituen Argonneko Laborategi Nazionalean, substantzia erradioaktiboak urrutitik manipulatzeko.[25] Harrezkero, indarraren atzeraelikaduraren erabilera gehiago hedatu da beste teleoperadore mota batzuetan, hala nola, urruneko kontroleko urpeko esplorazio gailuetan.

Simulagailu mediko eta hegaldi-simulagailu idealek, adibidez, bizitza errealean sentituko litzatekeen indar-atzeraelikadura ematen dute. Indar simulatuak operadore haptikoaren kontrolak erabiliz sortzen dira, ukimen-sentsazioak irudikatzen dituzten datuak gorde edo erreproduzitzeko aukera emanez.[26]

Gailu elektronikoak

[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Bideojokoak

[aldatu | aldatu iturburu kodea]
Kontrolatzaileentzako zarata paketeek, Dreamcast Jump Pack honek adibidez, erabiltzaileen eskuen bitartez komentario haptikoak ematen dituzte.

Atzeraelikadura haptikoa normalean arcade jokoetan erabiltzen da, bereziki lasterketetako bideo jokoetan. 1976an, Sega Moto-Crosseko[27] moto jokoa, Fonz[28] bezala ere ezaguna, atzeraelikadura haptikoa erabili zuen lehen jolasa izan zen, beste ibilgailu batekin talka eginten zuenean eskuluzeei dar-dar eragiten zuen.[29] Tatsumiko TX-1ek indarraren atzeraelikadura sartu zien autoak gidatzeko jokoei 1983an. Jokoa Earthshaker! Petako makina bati iruzkin haptikoak gehitu zizkioten 1989an.

Gailu haptiko sinpleak arruntak dira joko-kontrolatzaile, joystick eta direkzio-gurpiletan. Hasierako inplementazioak osagarri aukerakoen bidez eman ziren, adibidez, 1997an Nintendo 64 kontrolagailuaren Rumble Pak. Urte berean, Inmersion Corporationek merkaturatu zuen Microsoft Side Winder Force Feedback Pro atzeraelikadura integratuta zuena.[30] Kontsola kontrolagailu eta joystick askok feedback gailu integratuak dituzte, horiek ardatz desorekatutako pisuak dituzten motrorrek eratutako bibrazioak sortzen dituzte, Sonyren DualShock teknologia eta Microsoften Impulse Trigger teknologia barne. Autoen bolanteko kontrolatzaile batzuk, adibidez, errepidearen sentsazioa emateko programatuta daude. Erabiltzailea biratu edo azeleratu ahala, bolanteak birak jasoz edo kontroletik kanpo irristatuz erantzuten du.

Errreferentziak

[aldatu | aldatu iturburu kodea]
  1. ↑ (Ingelesez) Biswas, Shantonu; Visell, Yon. (2019-04). «Emerging Material Technologies for Haptics» Advanced Materials Technologies 4 (4)  doi:10.1002/admt.201900042. ISSN 2365-709X. (Noiz kontsultatua: 2024-12-13).
  2. ↑ Robles-De-La-Torre, Gabriel. «Principles of haptic perception in virtual environments» Human Haptic Perception: Basics and Applications (Birkhäuser Basel): 363–379. ISBN 978-3-7643-7611-6. (Noiz kontsultatua: 2024-12-13).
  3. ↑ (Ingelesez) Biswas, Shantonu; Visell, Yon. (2021-09). «Haptic Perception, Mechanics, and Material Technologies for Virtual Reality» Advanced Functional Materials 31 (39)  doi:10.1002/adfm.202008186. ISSN 1616-301X. (Noiz kontsultatua: 2024-12-13).
  4. ↑ (Ingelesez) Srinivasan, M. A.; LaMotte, R. H.. (1995-01-01). «Tactual discrimination of softness» Journal of Neurophysiology 73 (1): 88–101.  doi:10.1152/jn.1995.73.1.88. ISSN 0022-3077. (Noiz kontsultatua: 2024-12-13).
  5. ↑ Yan-Bin Jia; Huan Lin; Feng Guo. (2013-11). «Optimal two-finger squeezing of deformable objects» 2013 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IEEE): 3514–3519.  doi:10.1109/iros.2013.6696857. (Noiz kontsultatua: 2024-12-14).
  6. ↑ (Ingelesez) Bergmann Tiest, Wouter M.. (2010-12). «Tactual perception of material properties» Vision Research 50 (24): 2775–2782.  doi:10.1016/j.visres.2010.10.005. (Noiz kontsultatua: 2024-12-14).
  7. ↑ Hansen, James R.; Loftin, Laurence K.. (1987-07). «Quest for Performance: The Evolution of Modern Aircraft» Technology and Culture 28 (3): 734.  doi:10.2307/3105034. ISSN 0040-165X. (Noiz kontsultatua: 2024-12-14).
  8. ↑ (Ingelesez) Morosi, Federico; Rossoni, Marco; Caruso, Giandomenico. (2019-09). «Coordinated control paradigm for hydraulic excavator with haptic device» Automation in Construction 105: 102848.  doi:10.1016/j.autcon.2019.102848. (Noiz kontsultatua: 2024-12-14).
  9. ↑ (Ingelesez) Bach-Y-Rita, Paul; Collins, Carter C.; Saunders, Frank A.; White, Benjamin; Scadden, Lawrence. (1969-03). «Vision Substitution by Tactile Image Projection» Nature 221 (5184): 963–964.  doi:10.1038/221963a0. ISSN 0028-0836. (Noiz kontsultatua: 2024-12-14).
  10. ↑ «Memorandum 18/29 December 1786 by Jeremy Bentham, Friday, 29 December 1786 [bentjeOU0030493a1d»] Electronic Enlightenment Scholarly Edition of Correspondence 2023-11 (Noiz kontsultatua: 2024-12-14).
  11. ↑ «Table 3.15. Telecommunications patent applications filed at the US Patent Office (USPTO)» doi.org (Noiz kontsultatua: 2024-12-14).
  12. ↑ Felizardo, Miguel; Gonçalves Gomes Felizardo, Miguel. (2019-08-16). «07 - SUICIDE IN VIDEO-GAMES: REPRESENTATION OF SUICIDE-RELATED BEHAVIOURS IN VIDEO-GAMES THROUGHOUT THE YEARS.» doi.org (Noiz kontsultatua: 2024-12-14).
  13. ↑ (Ingelesez) Hugenholtz, Floor; Ritari, Jarmo; Nylund, Lotta; Davids, Mark; Satokari, Reetta; Vos, Willem M. de. (2017-08-24). «Feasibility of Metatranscriptome Analysis from Infant Gut Microbiota: Adaptation to Solid Foods Results in Increased Activity of Firmicutes at Six Months» International Journal of Microbiology 2017: 9547063.  doi:10.1155/2017/9547063. PMID 28912815. PMC PMC5587937. (Noiz kontsultatua: 2024-12-14).
  14. ↑ Corner, George, (30 March 1869–16 April 1947). Oxford University Press 2007-12-01 (Noiz kontsultatua: 2024-12-14).
  15. ↑ Scheibert, J.; Leurent, S.; Prevost, A.; Debrégeas, G.. (2009-03-13). «The Role of Fingerprints in the Coding of Tactile Information Probed with a Biomimetic Sensor» Science 323 (5920): 1503–1506.  doi:10.1126/science.1166467. ISSN 0036-8075. (Noiz kontsultatua: 2024-12-14).
  16. ↑ Yang, Richard Hua; McDonald, Brent A.; Li, Yalong. (2019-06). «Investigation on the Small Signal Characteristic Based on the LLC Hybrid Hysteretic Charge Control» CPSS Transactions on Power Electronics and Applications 4 (2): 128–142.  doi:10.24295/cpsstpea.2019.00013. ISSN 2475-742X. (Noiz kontsultatua: 2024-12-14).
  17. ↑ «Homalium moto: Florence, J.» IUCN Red List of Threatened Species 1998-01-01 (Noiz kontsultatua: 2024-12-14).
  18. ↑ Reay, Emma. (2023-10-17). «Child-Killers and Killer-Children» The Child in Videogames (Springer Nature Switzerland): 89–122. ISBN 978-3-031-42370-3. (Noiz kontsultatua: 2024-12-14).
  19. ↑ Wolf, Mark J. P., ed. (2008). The video game explosion: a history from PONG to Playstation and beyond. Greenwood Press ISBN 978-0-313-33868-7. PMC 154776597. (Noiz kontsultatua: 2024-12-14).
  20. ↑ Bayousuf, Abeer; Al-Khalifa, Hend S.; Al-Salman, Abdulmalik. (2018). «Haptics-Based Systems Characteristics, Classification, and Applications» Encyclopedia of Information Science and Technology, Fourth Edition (IGI Global): 4652–4665. (Noiz kontsultatua: 2024-12-14).
  21. ↑ Robinson, Sara C.; Laks, Peter E.. (2010-07-06). «Wood Species and Culture Age Affect Zone Line Production of Xylaria polymorpha~!2010-02-05~!2010-05-12~!2010-06-22~!» The Open Mycology Journal 4 (1): 18–21.  doi:10.2174/1874437001004010018. ISSN 1874-4370. (Noiz kontsultatua: 2024-12-14).
  22. ↑ «SEPTEMBER» The Journal of Sir Walter Scott (Cambridge University Press): 29–40. 2013-09-05 (Noiz kontsultatua: 2024-12-14).
  23. ↑ Weston, Jessie L.. (2019-05-29). The Quest of the Holy Grail.  doi:10.4324/9780429052668. (Noiz kontsultatua: 2024-12-14).
  24. ↑ Yamokoski, John; Radford, Nicolaus. (2018-10-10). «Robonaut, Valkyrie, and NASA Robots» Humanoid Robotics: A Reference (Springer Netherlands): 201–214. ISBN 978-94-007-6045-5. (Noiz kontsultatua: 2024-12-14).
  25. ↑ 1952 at Hanford Works. 1953-04-10 (Noiz kontsultatua: 2024-12-14).
  26. ↑ Feyzabadi, Seyedshams; Straube, Sirko; Folgheraiter, Michele; Kirchner, Elsa Andrea; Kim, Su Kyoung; Albiez, Jan Christian. (2013-07). «Human Force Discrimination during Active Arm Motion for Force Feedback Design» IEEE Transactions on Haptics 6 (3): 309–319.  doi:10.1109/toh.2013.4. ISSN 1939-1412. (Noiz kontsultatua: 2024-12-14).
  27. ↑ «Homalium moto: Florence, J.» IUCN Red List of Threatened Species 1998-01-01 (Noiz kontsultatua: 2024-12-14).
  28. ↑ Reay, Emma. (2023-10-17). «Child-Killers and Killer-Children» The Child in Videogames (Springer Nature Switzerland): 89–122. ISBN 978-3-031-42370-3. (Noiz kontsultatua: 2024-12-14).
  29. ↑ Wolf, Mark J. P., ed. (2008). The video game explosion: a history from Pong to Playstation and beyond. Greenwood Press ISBN 978-0-313-33868-7. (Noiz kontsultatua: 2024-12-14).
  30. ↑ Running the Joint: Air Force Efforts to Build a Joint Task Force Headquarters. RAND Corporation 2021 ISBN 1-9774-0708-0. (Noiz kontsultatua: 2024-12-14).
"https://eu.wikipedia.org/w/index.php?title=Teknologia_haptiko&oldid=10005834"(e)tik eskuratuta