Nova haptička tehnologija stvara 3D grafiku koju možete vidjeti i osjetiti
Istraživači su razvili tehnologiju zaslona za grafičke prikaze koji su istovremeno vidljivi i haptički, što znači da se mogu osjetiti dodirom
Zasloni su prekriveni sitnim pikselima koji se šire prema van i stvaraju izbočine kada su osvijetljeni, omogućujući prikaz dinamičnih grafičkih animacija koje se mogu vidjeti očima i osjetiti rukom.
Ova tehnologija mogla bi jednog dana omogućiti vizualno-haptičke zaslone osjetljive na dodir visoke razlučivosti za automobile, prenosiva računala ili inteligentne arhitektonske zidove.
Max Linnander, doktorand u laboratoriju RE Touch Lab profesora strojarstva Yona Visella na Kalifornijskom sveučilištu u Santa Barbari (UCSB), vodio je istraživanje koje je objavljeno u časopisu Science Robotics.
„Krajem rujna 2021. Yon Visell mi je postavio pitanje može li se svjetlo koje stvara sliku pretvoriti u nešto što se može osjetiti dodirom“, kaže Linnander. „Nismo znali hoće li to biti izvedivo, ali mogućnost da bismo ljudima tako mogli omogućiti da 'osjećaju svjetlost' pitanje je učinila neodoljivim“, dodaje.
Tim je gotovo godinu dana testirao ovu ideju, pri čemu su radili na teorijskim temeljima i izvodili računalne simulacije. Kad su imali izvediv koncept, počeli su razvijati prototipove u laboratoriju. Mjesecima nisu postigli nikakav uspjeh, sve do prosinca 2022. kada su pustili u pogon najnoviji prototip. Bio je to jednostavan, ali funkcionalan prototip – jedan piksel pobuđen kratkim svjetlosnim bljeskovima iz malog diodnog lasera, bez ikakve druge elektronike.
„Stavio sam prst na piksel i osjetio jasan taktilni puls svaki put kad bi svjetlo bljesnulo. Tada smo postali svjesni da naša ideja može funkcionirati“, prisjeća se Visell.
U središtu tehnologije nalaze se tanke zaslonske površine koje sadrže nizove optotaktilnih piksela veličine nekoliko milimetara. Pikseli se pojedinačno upravljaju projiciranim svjetlom iz lasera male snage, oblikom optičkog adresiranja. Isti izvor svjetla napaja piksele, koji sadrže šupljinu ispunjenu zrakom i tanku grafitnu membranu. Membrana apsorbira dolaznu svjetlost i brzo se zagrijava, što zauzvrat zagrijava zrak unutar šupljine. Zrak se širi, a gornja površina piksela izbočuje se prema van i do jednog milimetra, stvarajući jasno opipljivu izbočinu iznad osvijetljenog piksela.
Proces je toliko brz da skeniranje svjetlosne zrake preko mnogih piksela u nizu stvara dinamičku grafiku – konture, pokretne oblike, znakove – koju je moguće istovremeno vidjeti i osjetiti. Brzina osvježavanja je dovoljno visoka da animacije izgledaju i djeluju neprekinuto, kao na uobičajenim zaslonima.
Budući da svjetlo omogućuje i osvjetljenje i prijenos energije, zaslonske površine ne zahtijevaju ugrađene žice ili elektroniku. Umjesto toga, mali skenirajući laser prelazi površinu velikom brzinom, osvjetljavajući svaki piksel djelić sekunde.
Tehnologija je također skalabilna
„Demonstrirali smo uređaje s više od 1500 neovisno adresiranih piksela ili znatno više od usporedivih taktilnih zaslona dosad. Mogući su mnogo veći formati, uključujući zaslone koji koriste moderne laserske video projektore“, kaže Linnander.
Istraživači su proučavali i što korisnici percipiraju kad stupaju u interakciju s prikazima. Samo dodirom, sudionici su mogli precizno odrediti položaj pojedinačno osvijetljenih piksela s milimetarskom točnošću, mogli su točno percipirati pokretnu grafiku i lako razlikovati prostorne i vremenske uzorke. Istraživači ističu da ti nalazi ukazuju na to da sustav može proizvesti širok raspon taktilnog sadržaja.
Iako se rezultati tima ističu među dosadašnjim tehnologijama prikaza, Visell napominje da ideja pretvaranja svjetlosti u mehaničko djelovanje ima i svoju povijest. U XIX. stoljeću Alexander Graham Bell i drugi koristili su fokusiranu sunčevu svjetlost, moduliranu lopaticama rotirajućeg ventilatora, kako bi pobudili zvuk u zrakom ispunjenim staklenim cijevima. Isti fizički principi sada su primijenjeni u digitalnoj tehnologiji prikaza.
Ovi vizualno taktilni prikazi mogli bi se koristiti u mnogim područjima. Visell zamišlja da bi tehnologija mogla poslužiti za automobilske dodirne zaslone koji oponašaju fizičke kontrole, elektroničke knjige s opipljivim ilustracijama koje oživljavaju na stranici te arhitektonske površine koje povezuju digitalni i fizički svijet.
Što god nam donijela budućnost, tehnologija koju je razvio ovaj tim s UCSB-a utjelovljuje jednostavnu, ali intrigantnu ideju: sve što vidimo, moći ćemo i osjetiti.
Stjepan Felber | Ekovjesnik