Ingen bildrubrik

1
Haptik Innehåll Känselsinnets olika
funktioner Hur fungerar känselsinnet
biologiskt Fenomenet känsel samt dess relation
till övriga sinnen Hårdvara som ger
känselåterkoppling Applikationsområden Användbar
het och haptiska gränssnitt
2
Känselsinnet Somatosensoriska systemet Takti
la , temperatur, smärta Kinestetiska
Haptiska Proprioceptiska 1.3 kvm skinn,
4-5kg skinn Skyddar kroppen från
yttervärlden Ger känselintryck gällande kroppens
position samt beröring
3
Somatosensoriska systemet Tactile perception is
defined as perception mediated solely by
variations in cutaneous stimulation (Loomis
Lederman, 1986). Kinesthetic perception is
defined as perception from joints and muscles,by
limb movement alone, of hardness, viscosity and
shape. Proprioception is the sense of position
of the body in relation to gravity as well as our
movement through space. Receptors in the
vestibular apparatus are involved.
4
Haptic perception Haptic perception is defined
as perception in which both the cutaneous sense
and kinesthesis convey significant information
about distal objects and events. Haptic system
unifies input from many sources, e.g., position
of fingers, pressure, into a unitary experience.
5
Taktila sinnet Känselnerv Fibertyp Bästa
stimuli Känselintryck Pacinian corpuscle RA
II snabb vibration djup vibration Meissner
corpuscle RA I picka på skinnet pickande Ruffin
i endings SA II tänjning av skin tänjning
Merkel disc SA I kontinuerligt
tryck tryck
6
Det kinestetiska känselsinnet De sinnesintryck
man får från muskler och leder. Positionen
huvud och extremiteter har i förhållande till
torso och tex fingrarnas position. Det närmaste
man kan komma ren kinestetisk känslan, utan att
bedöva alla nervceller, är att tänka sig att röra
vid något med en fingerborg på fingret.
7
Receptorer i muskeln Muscle spindle Finns i
muskelfibern. Reagerar på ändringar i muskelns
längd tex. då den sträcks. Golgi tendon
organ Finns i muskeländarna. Reagerar på en
muskels sammandragning. Kontinuerliga krafter.
8
Golgi tendon organ
9
Muscle spindle
10
Proprioception Sinnesintryck av vilken position
kroppen har i förhållande till jorden. I
innerörat finns vestibular sacs (utricle
saccule) som skickar signaler om acceleration,
samt semicircular canals som skickar signaler
om kroppens lutning.
Utricle
semicircular canals
Saccule
11
Homunculus -the topographical representation of
the relative amount of brain devoted to various
parts of the body
Somatosensory Homunculus
Motor Homunculus
12
Att utföra en rörelse
Intention att röra sig Sensorisk händelse
(SC) Relevans Planering Lokalisera målet
(PPC) Informera motoriska området
(PMC) Co-ordination Formulera sekvens för
rörelsen (SMA motoriskt område) Utförande Sk
icka motoriskt kommando Använd sensorisk feedback
13
Att utföra en rörelse
14
Perception of two-dimensional objects Aktiv
känsel när personen aktivt kontrollerar
inhämtandet av känselstimuli tex vid läsande av
punktskrift genom att röra fingrar och händer.
Passiv känsel när personen EJ aktivt
kontrollerar inhämtandet av känselstimuli tex om
ett objekt trycks mot skinnet. Det är
signifikant lättare att känna igen
tvådimensionella former med aktiv känsel än med
passiv.
15

• Tactual Stereognosis
• Förmågan att känna tre dimensioner genom att
  undersöka objekt med händerna. Människor kan
  känna igen 96 av 2000 objekt utan att se
  objekten.
• - Sökande fas för att lokalisera objektet. Snabba
  svepande rörelser, inte särskilt taktila.
• Positionsfas då händerna håller objektet för att
  etablera dess placering i förhållande till
  kroppen.
• - Undersökande fas för att mäta olika aspekter av
  objektet. Mikrorörelser med pauser vid kritiska
  punkter.
• - Olika rörelser utförs för olika syften, vikt,
  form, textur.

16
Manipulera objekt med ett verktyg
När man manipulerar ett objekt aktivt med ett
verktyg som vid tex titthålskirurgi, upplever
personen efter ett tag att verktyget blivit som
en förlängning av handen.
17

• Ekologisk psykologi
• Den känsla något som stängs ger förmedlar
  egenskaper hos produkten som tex kvalitet.
• - Underlätta val av knapp eller vred genom formen
  på knappen.
• - Formen förmedlar funktionen.
• - Använda texturer på knappar för att särskilja
  dem. Minimal möjlighet till förväxling av
  knappar.

18
Intermodal relations
The specific characteristics of any particular
perceptual task should be considered, in relation
to the specific properties of the sensory
modality (modalities), that provides information
for performance of the task (Heller Schiff,
1991). The sensory modalities are specialised
for different tasks, and that specialisation
emerges more strongly as the complexity of the
task increases (Freides, 1974).
19
Intermodal relations
Vision is generally dominant over both touch and
audition for the perception of spatial location.
Vision is more effective than touch for
perception of shape (Heller Schiff,
1991). Audition is more effective than vision
for the perception of temporally distributed
events. Touch is at least as accurate as vision
in the perception of texture. If vision is
blurred people rely more on touch for perception
of form.
20
Multi-modala system Stödjer flera modaliteter
såsom syn, hörsel, känsel, lukt smak. Gör
systemet mer interaktivt. Ökar bandbredden för
interaktion.
Multi-media system Information via olika media
såsom text, grafiska illustrationer,
animeringar video, men ofta via samma
modalitet. Alternativa sätt att presentera
information.
Ej haptik kraftåterkoppling
21
Haptiska gränssnitt
PHANToM consists of a linkage mechanism, thimble
interface, stylus interface, three-degree-of-freed
om passive gimbal, motors, encoders, cable drive
mechanism, and mounting stand. A stylus or tool
handle may be substituted for the thimble.
PHANToM works in concert with the computer to
interpret the finger's position in three
dimensional space and apply an appropriate and
variable resisting force. Smooth walls, sharp
corners, rubbery spheres, textured surfaces and
friction can be represented to the user in a
typical interaction.
22
Haptiska gränssnitt
The basis of the force display is a
six-degree-of-freedom manipulator. Haptic master
system employs three sets of parallelogram
linkages instead of linear actuators. Each
pantograph is driven by three DC motors, powered
by amplifiers.The top end of the pantograph is
connected to a vertex of the top platform by a
spherical joint. The maximum payload of the
manipulator is 2.5 kilograms,which is more than a
typical hand. With this compact hardware,the
operator can feel the physical characteristics of
three types of virtual objects hard surface,
elastic surface, and fluid flow velocity.
23
Haptiska gränssnitt
CyberGrasp is an force feedback system for the
fingers and hand. The CyberGrasp is a
lightweight, force-reflecting exoskeleton that
adds resistive force feedback to each finger.
Grasp forces are produced by a network of tendons
routed to the fingertips via the exoskeleton.
There are five actuators, one for each finger,
which can be individually programmed to prevent
the users fingers from penetrating or crushing a
virtual solid object. The CyberGrasp system
allows an operator to control a remotely-located
robotic "hand" and literally "feel" the object
being manipulated.
24
Haptiska gränssnitt
This is a 1 DOF device which gives a sense of
touch for entertainment applications. It has 4
programmable buttons and can be connected to the
serial port of computers. The position resolution
is 0.17 degrees and the range of travel is 240
degrees. It delivers a continuous torque of 3.1
lb.ft and peak torque of 4.5 lb.ft. The actuator
is a brushless DC motor.
25
Haptiska gränssnitt
This joystick, the WCS II design is taken from
the F-15 throttle handle and, therefore, is
designed to be used by the left hand, while the
right hand operates the stick. The WCS II has six
buttons and a three-way rocker switch placed in
strategic locations on the handle. Moving the
handle fore and aft provides thrust control.
Clicks are detectable as the throttle handle is
moved, providing tactile feedback for enhanced
control and awareness.
26
Taktilt gränssnitt
CyberTouch features small vibrotactile
stimulators on each finger and the palm of the
CyberGlove. Each stimulator can be individually
programmed to vary the strength of touch
sensation. The array of stimulators can generate
sensations such as pulses or sustained vibration.
27
Taktilt gränssnitt
Braille display
28
Känna papperskvalitet
29
Uppleva känslan av en växellåda
30
Öva på att ta blodprov
31
Förstå seismiska data
32
Simulera kirurgiska ingrepp
Device incorporating virtual reality to simulate
the look and feel of eye surgery. By using this
system, surgeons can practice coping with
emergencies and the unpredictable, as do pilots
with flight simulators. Beside photo-realistic
images of the eye, the simulator has linear
tactile feedback for real-time "feel" of
tool-tissue interaction.
33
Psykologiska verktyg
Use of tactile augmentation to help distract burn
patient from her pain during physical therapy.
When she touches the virtual spider in VR with
her cyberhand, her real hand simultaneously
touches the furry toy spider in the real world.
She has the illusion of physically touching the
virtual spider, a technique named "tactile
augmentation ".
http//www.hitl.washington.edu/people/hunter/
34
.finns hur många exempel som helst.. Ultraljud
på distans Molekyler Uppleva skulpturer i
museum Känna på textilier Skapa prototyper..
35
Haptik underlättar interaktion i gränssnitt
Haptik gör att människor kan interagera snabbare
och mer precist (Ishii et al, 1994 Hurmuzlu et
al., 1998 Gupta et al. 1997). Haptik
förbättrade personers prestation då de
tillsammans förflyttade en ring mellan två
punkter utan att nudda en vajer. (Basdogan, Ho,
Srinivasan Slater, 2000).
Basdogan, Ho, Srinivasan Slater
36
(No Transcript)
37
Studier om samarbete i haptiska miljöer
38
Teknisk utrustning Studie 1. Två PHANTOMer Två
skärmar kopplade till en dator Två
hörlurar Studie 2. Två Reachin display
systems Två desktop PHANTOMer En dator Ingen
audiokommunikation
39
Designen av de båda studierna Studie
1. Mellangruppsdesign 28 försökspersoner Haptic
vs. ickehaptik Fem uppgifter Studie 2.
Inomgruppsdesign 22 försökspersoner Haptic vs.
nonhaptic Uppgift överräcka kuber i 6 olika
storlekar
40
Haptiska samarbetsmiljön i studie 1.
Två personer lyfter en kub tillsammans genom att
trycka på var sin sida på kuben.
41

• Både ickehaptiska haptiska miljön
• Visuellt gränssnitt
• Audio kommunikation
• Kan lyfta objekt tillsammans
• Kan lyfta objekt själv
• Endast haptiska miljön
• Känna objektens vikt.
• Känna kollisioner med objekt
• Känna den andra proxyn
• Hålla handen
• Känna golv, tak väggar

42
Haptiska samarbetsmiljön i studie 2.
2.
1.
3.
4.
En kub överräcks av en person till en annan.
43
Vilka data har insamlats vid experimenten?
Effektivitet - Hur snabbt uppgifter utförs. -
Med vilken precision man manipulerar objekt
tillsammans. Upplevd effektivitet Hur väl
personerna upplever att de utför olika moment i
miljön samt hur lätt de lär sig hur miljön
fungerar. Mäts genom enkät. Social närvarokänsla
Mäts genom enkät. Virtuell närvarokänsla Mäts
genom enkät.
44
Virtuell närvarokänsla En subjektiv känsla av
att vara mentalt närvarande på en plats eller i
en miljö fastän man fysiskt befinner sig på en
annan plats. Ökad känsla av realism, kontroll,
engagemang ökad känsla av inneslutenhet i
mediet. (Witmer Singer, 1998)
45
Social närvarokänsla Mötets sociala kvalitet,
möjlighet att visa förstå känslor/intentioner
(Short et al., 1976). Känsla av att vara
tillsammans med en eller flera andra personer i
en gemensam miljö. Mediets kapacitet att
förmedla information om ansiktsuttryck,
ögonkontakt, fokus, gester, kroppshållning,
fysiskt avstånd och klädsel.
46
Conclusions from study 1.
Supporting haptic force feedback in a distributed
collaborative environment makes manipulation of
common objects significantly faster more
precise. People perceived their performance to
be significantly better in the haptic
environment. People perceived themselves to be
significantly more virtually present in the
haptic environment. But people did not perceived
themselves to be more socially present in the
haptic environment.
47
Conclusions from study 2.
No significant differences in average time
between the haptic or nonhaptic condition.
Error rate is significantly lower when haptic
force feedback is provided to people that perform
a hand over task in a CVE. People perceived
their performance to be significantly better in
the haptic environment. Haptic force feedback
significantly improves perceived virtual
presence. Haptic force feedback significantly
improves perceived social presence.
48
The subjects own words.. In the environment
where you feel, then you feel what the other
person does, if both are at the object then you
can adjust so that both persons help each other
to move in one direction. But in the other
environment you have no idea what the other
person actually does. Then it can happen that you
pull in different directions You signal that
you are at (the object) then when you push from
the front because you felt that yourself (that
you had the object) It was easier to know
where you had it.(the cube in the haptic
environment) It felt more insecure...(in the
environment without haptic feedback)
49
Pågående arbete I haptikverkstan
Haptisk miljö där konstruktörer med olika
specialitet kan diskutera en modell.