мини|Хаптичке рукавице које се користе са слушалицама за виртуелну стварност мини|1992. дизајн рукавица са тактилним интерфејсом од НАСА-е Хаптичка технологија (такође кинестетичка комуникација или 3Д додир) је технологија која може створити искуство додира применом сила, вибрација или покрета на корисника. Ове технологије се могу користити за осећај виртуелних објеката и догађаја у компјутерска симулација, за контролу виртуелних објеката и за побољшање даљинског управљања машинама и уређајима (телероботика). Хаптички уређаји могу укључивати тактилни сензор који мери силе које корисник врши на интерфејс. Реч хаптички, од (haptikos), значи „тактилан, који се односи на чуло додира”. Једноставни хаптички уређаји су чести у облику контролера за игре, џојстика и волана.

Хаптичка технологија олакшава истраживање начина на који функционише људско чуло додира омогућавањем стварања контролисаних хаптичких виртуелних објеката. Вибрације и други тактилни знаци такође су постали саставни део мобилног корисничког искуства и дизајна интерфејса. Већина истраживача разликује три сензорна система повезана са чулом додира код људи: кожни, кинестетички и хаптички.Freyberger, F.K.B. & Färber, B. . (pp.). Све перцепције посредоване кожном и кинестетичком осетљивошћу називају се тактилном перцепцијом. Чуло додира се може класификовати као пасивно и активно, а термин „хаптички” често се повезује са активним додиром за комуникацију или препознавање објеката.

Историја Једна од најранијих примена хаптичке технологије била је у великим авионима који користе системе сервомеханизама за управљање контролним површинама. Код лакших авиона без серво система, како се авион приближавао застоју, аеродинамичко подрхтавање (вибрације) осећало се у пилотским контролама. Ово је било корисно упозорење на опасно стање лета. Серво системи су обично „једносмерни”, што значи да се спољне силе примењене аеродинамички на контролне површине не перципирају на контролама, што доводи до недостатка овог важног сензорни знак. Да би се ово решило, недостајуће нормалне силе симулирају се опругама и теговима. Мери се нападни угао, и како се критична тачка застоја приближава, укључује се stick shaker који симулира одговор једноставнијег систем управљања. Алтернативно, серво сила се може мерити и сигнал усмерити на серво систем на контроли, такође познат као повратна спрега силе. Повратна спрега силе експериментално је имплементирана у неким багерима и корисна је при ископавању мешовитог материјала као што су велике стене укопане у муљ или глину. Омогућава оператеру да „осети” и ради око невиђених препрека. У 1960-им, Пол Бах-и-Рита је развио систем за замену вида користећи мрежу од 20x20 металних шипки које су се могле подизати и спуштати, производећи тактилне „тачке” аналогне пикселима екрана. Људи који су седели у столици опремљеној овим уређајем могли су да идентификују слике по обрасцу тачки које су им убадане у леђа.

Први амерички патент за тактилни телефон додељен је Томасу Д. Шенону 1973. године. Рани систем тактилне комуникације између човека и машине изградио је А. Мајкл Нол у Бел телефонским лабораторијама, инц. почетком 1970-их. (јул/август 1972),. и патент је издат за његов изум 1975. године.

мини|Аура Интерактор прслук|алт=Фотографија Аура Интерактор прслука|лево Године 1994, развијен је Аура Интерактор прслук. Прслук је носиви уређај са повратном спрегом силе који прати аудио сигнал и користи технологију електромагнетних актуатора за претварање бас звучних таласа у вибрације које могу представљати радње као што су ударац песницом или ногом. Прслук се укључује у аудио излаз стерео уређаја, ТВ-а или ВЦР-а и аудио сигнал се репродукује кроз звучник уграђен у прслук. Године 1995, Томас Маси је развио ПХАНТоМ (Personal HAptic iNTerface Mechanism) систем. Користио је напрстачке посуде на крају компјутеризованих руку у које су се могли уметнути прсти особе, омогућавајући им да „осете” објекат на компјутерском екрану.

Године 1995, Норвежанин Геир Јенсен описао је ручни сат са хаптичким уређајем са механизмом за тапкање по кожи, названим Tap-in. Ручни сат би се повезао са мобилним телефоном путем блутут, а обрасци учесталости тапкања омогућили би кориснику да одговори на позиве са одабраним кратким порукама.

Године 2015, лансиран је Apple Watch. Он користи сензор за тапкање по кожи за испоруку обавештења и упозорења са мобилног телефона корисника сата.

Врсте механичког тактилног осећаја Људско осећање механичког оптерећења у кожи управљају механорецептори. Постоји неколико врста механорецептора, али они присутни у јагодици прста обично се деле у две категорије: брзо делујући (ФА) и споро делујући (СА). СА механорецептори су осетљиви на релативно велика напрезања и ниске фреквенције, док су ФА механорецептори осетљиви на мања напрезања при вишим фреквенцијама. Резултат тога је да генерално СА сензори могу детектовати текстуре са амплитудама већим од 200 микрометра, а ФА сензори могу детектовати текстуре са амплитудама мањим од 200 микрометра, па све до око 1 микрометра, иако нека истраживања сугеришу да ФА могу детектовати текстуре само мање од таласне дужине отиска прста.Fagiani, R., & Barbieri, M. (2016). A contact mechanics interpretation of the duplex theory of tactile texture perception. Tribology International, 101, 49–58. ФА механорецептори постижу ову високу резолуцију осећаја осећањем вибрација произведених трењем и интеракцијом текстуре отиска прста која се креће преко фине површинске текстуре.Scheibert, J., Leurent, S., Prevost, A., & Debrégeas, G. (2009). The role of fingerprints in the coding of tactile information probed with a biomimetic sensor. Science, 323(5920), 1503-1506.

Имплементација Хаптичка повратна спрега (често скраћена на само хаптика) су контролисане вибрације на задатим фреквенцијама и интервалима које пружају осећај који представља радњу у игри; то укључује „ударце”, „куцања” и „тапкања” руком или прстима.

Већина електронике која нуди хаптичку повратну спрегу користи вибрације, а већина користи тип ексцентричног ротирајућег мотора (ЕРМ) актуатора, који се састоји од неуравнотеженог тега причвршћеног на осовину мотора. Како се осовина ротира, ротација ове неправилне масе узрокује да актуатор и причвршћени уређај вибрирају. Пиезоелектрични актуатори се такође користе за производњу вибрација, и нуде још прецизније кретање од ЛРА, са мање буке и на мањој платформи, али захтевају веће напоне од ЕРМ-а и ЛРА-а.

Румбловање контролера

Један од најчешћих облика хаптичке повратне спреге у видео играма је румбловање контролера. Године 1976, Sega-ина мотоциклистичка игра Moto-Cross, такође позната као Fonz, била је прва игра која је користила хаптичку повратну спрегу, узрокујући да управљач вибрира током судара са другим возилом.

Повратна спрега силе Уређаји за повратну спрегу силе користе моторе за манипулацију кретањем предмета који држи корисник.. In: Khosrow-Pour, D.B.A., Mehdi (Eds., 2017) Encyclopedia of Information Science and Technology, Fourth Edition, Chapter 404, Честа употреба је у видео играма и симулаторима вожње аутомобила, који окрећу волан да симулирају силе доживљене приликом скретања правог возила. Директно погонски точкови, представљени 2013. године, засновани су на сервомоторима и представљају најквалитетнији тип тркачких точкова са повратном спрегом силе, у погледу снаге и верности.

Године 2007, Novint је објавио Falcon, потрошачки 3Д уређај на додир са тродимензионалном повратном спрегом силе високе резолуције. Ово је омогућило хаптичку симулацију објеката, текстура, одскока, момента и физичког присуства објеката у играма.

Прстенови ваздушног вртлога Прстенови ваздушног вртлога су ваздушни џепови у облику крофне сачињени од концентрисаних налета ваздуха. Фокусирани ваздушни вртлози могу имати силу да угасе свећу или поремете папире са неколико метара удаљености. Истраживање Мајкрософта (AirWave) и Дизнија (AIREAL) користили су ваздушне вртлоге за испоруку бесконтактне хаптичке повратне спреге.

Ултразвук Фокусирани ултразвуки зраци могу се користити за стварање локализованог осећаја притиска на прсту без додиривања било каквог физичког објекта. Жаришна тачка која ствара осећај притиска генерише се индивидуалним контролисањем фазе и интензитета сваког претварача у низу ултразвучних претварача. Ови зраци се такође могу користити за пружање осећаја вибрације, и да корисницима омогуће да осете виртуелне 3Д објекте. Први комерцијално доступан ултразвучни уређај био је Stratos Explore компаније Ultrahaptics који се састојао од плоче са 256 претварача и Leap motion контролера за праћење руку

Још један облик тактилне повратне спреге резултат је активног додира када човек скенира (прелази прстом преко површине) да би добио информације о текстури површине. Значајна количина информација о текстури површине на микрометарској скали може се прикупити овом радњом, јер вибрације које настају трењем и текстуром активирају механорецепторе у људској кожи. У том циљу, плоче се могу натерати да вибрирају на ултразвучној фреквенцији, што смањује трење између плоче и коже.Basdogan, C.; Giraud, F.; Levesque, V.; Choi, S. A Review of Surface Haptics: Enabling Tactile Effects on Touch Surfaces. IEEE Transactions on Haptics. Institute of Electrical and Electronics Engineers 1. јул 2020, pp. 450–470.Scheibert, J., Leurent, S., Prevost, A., & Debrégeas, G. (2009). The role of fingerprints in the coding of tactile information probed with a biomimetic sensor. Science, 323(5920), 1503-1506.

Електрична стимулација Електрична стимулација мишића (ЕСМ) и транскутана електрична стимулација нерава (ТЕНС) могу се користити за стварање хаптичких сензација у кожи или мишићима. Најзначајнији примери укључују хаптичка одела Тесла суит, Ово хаптички прслук и носиве наруквице Valkyrie EIR. Поред побољшања урањања, нпр. симулирањем погодака метка, ове технологије су тражене за стварање сензација сличних тежини и отпору, и могу подстаћи тренинг мишића.

Апликације

Контрола

Телеприсутност Хаптичка повратна спрега је неопходна за обављање сложених задатака путем телеприсутност. Shadow Hand, напредна роботска рука, има укупно 129 сензора додира уграђених у сваки зглоб и јагодицу прста који преносе информације оператеру. Ово омогућава обављање задатака као што је куцање са даљине. Рани прототип се може видети у НАСА-иној колекцији хуманоидних робота, или робонаута.

Телеоперација Телеоператори су роботски алати на даљинско управљање. Када оператер добије повратну спрегу о укљученим силама, то се назива хаптичка телеоперација. Први електрично покретани телеоператори изграђени су 1950-их у Argonne National Laboratory од стране Рејмонда Горца за даљинско руковање радиоактивним супстанцама. Од тада, употреба повратне спреге силе постала је све раширенија у другим врстама телеоператора, као што су подводни уређаји за истраживање на даљинско управљање.

Уређаји као што су медицински симулатори и симулатор лета идеално пружају повратну спрегу силе која би се осетила у стварном животу. Симулиране силе генеришу се помоћу хаптичких контрола оператера, омогућавајући да се подаци који представљају осећаје додира сачувају или репродукују. IEEE Transactions on Haptics, , pp. 309, 319, јул–септембар 2013.

Медицина и стоматологија