Forscher am MIT entwickeln haptischen Handschuh für Musiklernen, Roboterfernsteuerung und VR-Anwendungen

Forscher des Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) am Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben einen Handschuh entwickelt, der haptische Bewegungen aufnehmen und reproduzieren kann. Der Handschuh hat verschiedene Anwendungsmöglichkeiten, wie zum Beispiel das Erlernen des Spielens eines Instruments oder das Vermitteln physischer Fähigkeiten an andere Menschen. Zudem soll er die Fernsteuerung von Robotern erleichtern und ein intensiveres Erlebnis von Virtual-Reality-Anwendungen (VR) ermöglichen.

Um die haptischen Sensoren und Aktoren in die Handschuhe zu integrieren, haben die Wissenschaftler eine Stickmaschine verwendet. Die Aktoren erzeugen haptisches Feedback durch Vibrationen, die nicht nur auf Berührungen begrenzt sind, sondern auch im Raum ausgelöst werden können, um die Hand je nach Bedarf optimal zu bewegen. Die haptischen Aktoren werden an verschiedenen Bereichen der Hand aktiviert.

Um die Handschuhe individuell an den Träger anzupassen, haben die Forscher eine spezielle digitale Fertigungsmethode entwickelt. Die Hand wird digital vermessen und die Handschuhe werden mithilfe einer computergesteuerten Stickmaschine hergestellt, wobei die Sensoren und Aktoren eingearbeitet werden. Dieser Prozess dauert nur zehn Minuten. Die Anpassung der haptischen Rückmeldungen erfolgt auf der Grundlage eines zuvor mit zwölf Benutzern trainierten maschinellen Lernmodells. Dadurch kann das Feedback innerhalb von nur 15 Sekunden personalisiert werden.

Die größte Herausforderung bei der Übermittlung taktiler Interaktionen besteht darin, dass jeder Mensch haptisches Feedback unterschiedlich wahrnimmt. Um dieses Problem zu lösen, haben die Forscher einen KI-Agenten entwickelt, der adaptive Haptik für individuelle Handschuhe generieren kann. Dieser Ansatz ermöglicht es den Nutzern, optimale Bewegungen zu erlernen.

Die Handschuhe wurden in verschiedenen Experimenten getestet. Bei einem Melodiespiel auf dem Klavier wurden die Bewegungen der Finger einer Person aufgenommen und anschließend sollte ein anderer Teilnehmer versuchen, die Melodie nachzuspielen. Dabei wurde das haptische Feedback mithilfe eines Agenten, der mittels Machine Learning trainiert wurde, erzeugt. Die Handschuhe ermöglichen eine direkte Teilung physischer Interaktionen, die dann als Anweisungen für die auszuführende Bewegung dienen.

In einem weiteren Versuch wurden die Handschuhe verwendet, um zwei Videospiele zu spielen. Dabei erhielten die Teilnehmer Rückmeldungen in Echtzeit, um die Spiele erfolgreich zu absolvieren. Diejenigen, die die optimierten Handschuhe trugen, schnitten besser ab als diejenigen, die nicht optimierte Handschuhe verwendeten.

Die Handschuhe wurden auch zur Fernsteuerung von Robotern getestet. Durch die Übertragung von Kraftempfindungen auf einen Roboterarm konnte der Roboter lernen, verschiedene Brotsorten so zu greifen, dass sie ihre Form behielten. Dieses erlernte Können kann in der Fertigung eingesetzt werden, um eine höhere Präzision und Sicherheit zu erreichen.

Die Handschuhe vom MIT können auch in VR-Anwendungen genutzt werden, um taktiles Feedback aus der virtuellen Welt zu erhalten. Dadurch wird das Erlebnis in der virtuellen Welt intensiver und immersiver.

Schlagwörter: MIT + CSAIL + Massachusetts

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  • 23. Februar 2024