Header image  
   
 
    Úvod

Haptické rozhraní

Haptický, jak již asi víte, znamená hmatový. Výraz pochází z řečtiny a označuje první smysl, který se vyvine u lidského plodu. Gibson tento smysl definuje jako „schopnost jedince vnímat svět sousedící s jeho tělem prostřednictvím svého těla“. Haptický smyslový systém je pozoruhodný tím, že obsahuje senzorické receptory celého těla a je spojený s pohybem, takže může mít přímý vliv na vnímaný svět.
Ač se to možná nezdá, ztráta hmatu je katastrofálním nedostatkem. Bez něj je takřka nemožné chodit nebo vykonávat další akce jako je držení a používání předmětů.
Nedávný výzkum ukázal, že hmatové vjemy do velké míry závisí na silách působících během dotyku. Praktické využití tohoto výzkumu umožňuje vytvoření „virtuálních“ hmatových tvarů.

Haptická technologie

Umožňuje komunikovat s uživatelem prostřednictvím hmatových smyslů působením sil, vibrací a/nebo pohybů na uživatele. Je to rozvíjející se technologie, která slibuje široký rozsah využití.

Jedním z prvních byla aplikace ve velkých moderních letadlech používajících servomechanismy. Ty totiž, zjednodušeně řečeno, zabraňují tomu, aby se aerodynamické síly projevily na ovládacích prvcích letadla. Aby pilot poznal, že je něco v nepořádku, obsahuje letadlo senzory, které v určený okamžik spustí tzv. „stick shaker“, který rozvibruje ovládání letadla. Toto se nazývá haptická nebo též dynamická zpětná vazba. (haptic feedback, force feedback).

Teleoperátory

Teleoperátory jsou dálkově ovládané robotické nástroje. Pokud jsou dotykové síly reprodukovány člověku, který je řídí, nazýváme tento proces haptická teleoperace“. První z těchto nástrojů byly zkonstruovány v 50.letech v USA za účelem manipulace s radioaktivními materiály na dálku.. Později byly vyvinuty další, třeba pro podmořský výzkum atd.

Pokud jsou takováto zařízení simulována za použití počítače, je dobré opatřit je dynamickou zpětnou vazbou, která bude cítit během výkonu určité operace. Manipulované objekty tak sice fyzicky neexistují, ale mohou být vytvořeny za použití haptického rozhraní. Tyto simulátory jsou používány v medicínském a pilotním tréninku.

Hry

Ve hrách se využívají některá jednoduchá haptická zařízení jako joysticky a další herní ovladače (gamepady, volanty) s hmatovou zpětnou vazbou, většinou označovanou jako force feedback.

Novint Technologies nedávno oznámily vývoj vysoce výkonného haptického ovladače poskytujícího tzv. 3D dotyk. Na videoherní trh by měl být uveden v průběhu roku 2007. Zařízení pojmenované Novint Falcon umožňuje uživateli cítit hmotnost, tvar, povrch, rozměry a dynamické efekty během hraní her s využitím doteku. Je designováno tak, aby jeho cena nepřesáhla 100$, ale výkonnost se přitom vyrovnala komerčním zařízením v ceně tisíců dolarů. Poprvé tak bude možno takto pokročilou technologii využít v běžných uživatelských aplikacích.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/f/f6/Novintfalcon.jpg

Virtuální realita

Využití haptického rozhraní ve virtuální realitě dává nový rozměr dříve pouze vizuálnímu řešení. Většina těchto aplikací používá hmatový rendering založený dotykovém hrotu, díky němuž může uživatel komunikovat s virtuálním světem. Tato forma interakce je výpočetně realizovatelná na dnešním HW.
(dotykový hrot – vstup a zároveň výstup – umožňuje pocítit odpor povrchu materiálu a poznat tak, zda je hrubý, hladký...)

Medicína

Různá haptická rozhraní pro medicínské simulace jsou zvláště použitelné pro trénink minimálně invazivních metod (laparoskopie, intervenční radiologie) a dálkově ovládaných chirurgických operací. Existuje vize, že v budoucnu budou moci chirurgové pracovat z centrální pracovní stanice, odkud budou operovat na dálku lidi nacházející se na různých místech. Přípravu strojů a pacientů budou mít na starost sestry lokálních nemocnic. Místo cestování na operační sál využije chirurg teleprezence. Výhodou tohoto typu práce je, že lékař bude moci vykonat více procedur podobného typu s mnohem menší námahou. Je dobře dokumentováno, že chirurg provádějící více procedur daného druhu přináší statisticky lepší výsledky  svým pacientům.
(laparoskopie)

Zajímavým využitím haptické technologie v medicínské praxi je systém Virtual Haptic Back (VHB). Jedná se o pomůcku pro nácvik hmatového vyšetření zad. VHB simuluje obrys a poddajnost lidských zad. Systém byl vyvinut na univerzitě v Ohiu.
http://www.ent.ohiou.edu/~bobw/html/VHB/VHB.html

Robotika

Shadow Dextrous Robot Hand je robotická ruka vyvinutá v londýnském Islingtonu. Je velice blízká lidské ruce. Umožňuje 24 pohybů, využívá 40 vzduchových svalů a haptické senzory v každém kloubu a prstě, které předávají údaje centrálnímu počítači ke zpracování a analýze. Svaly jsou měkké, takže je ruka vhodná i k uchopení křehkých věcí. Díky citlivým senzorům v prstech dokáže detekovat předmět velikosti malé mince.
http://www.shadowrobot.com/hand/
http://www.shadowrobot.com/airmuscles/overview.shtml
(videa)

Umění

Dotyk umožňuje interakci s virtuálními objekty v reálném čase. Proto se haptického rozhraní často používá ve virtuálním umění jako je zvuková syntéza nebo grafický design a animace. Rozhraní umožňuje umělci přímý kontakt s virtuálním nástrojem, který je schopen produkovat zvuk nebo obraz v reálném čase. Např. simulace strun houslí, která vibruje podle toho, jaký tlak na ni vyvíjí haptický smyčec, držený umělcem.
(smyčec – pdf)