هپتیک (Haptics) چیست؟
در معنای لغوی، هر نوع تعاملی که شامل حس لامسه باشد هپتیک (Haptics) نام دارد. این کلمه از واژه یونانی به معنای لمس اقتباس شده است. اما به بیان علمی‌تر، به دانش و تکنولوژی انتقال و درک اطلاعات از طربق حس لامسه هپتیک گفته می‌شود. احتمالاً یکی از آشناترین و در عین حال جذاب‌ترین کاربردهای تکنولوژی هپتیک در زندگی روزمره، لرزش دسته‌ی کنسول‌های بازی در حین بازی است!
اما چرا از تکنولوژی هپتیک در سیستم‌های گوناگون استفاده می‌شود؟ تصور کنید در حال انجام یک بازی کامپیوتری هستید که در آن باید در یک محیط ناشناخته به اکتشاف بپردازید. اگر بتوانید اجسام مختلف را حس کرده و انواع برخورد، لرزش و … را از طریق دسته بازی روی دستان خود حس کنید، قطعاً حس واقعی‌تری از محیط بازی خواهید داشت. در واقع تکنولوژی هپتیک در کنار گرافیک بالای بازی به شما این امکان را می‌دهد که حس حقیقی‌تری نسبت به محیط بازی داشته باشید.
به طور کلی می‌توان گفت که هدف از این تکنولوژی ارتباط راحت‌تر کاربر با دستگاه‌های مکانیکی / الکترومکانیکی، از طریق ایجاد حس مصنوعی لامسه، است. شاید حضور این تکنولوژی را در زندگی روزانه خود به صورت پررنگ حس نکنیم، اما واقعیت این است که امروزه تکنولوژی هپتیک در صنایع و کاربردهای گوناگون به سرعت در حال گسترش است؛ از گوشی‌های موبایل و دستگاه‌های واقعیت مجازی، تا سیستم‌های جراحی رباتیک از راه دور.
گسترش رابط‌های هپتیک نیاز به پیشرفت مداوم در حوزه طراحی سخت‌افزار، کنترل، الگوریتم‌های نرم‌افزاری و هم‌چنین شناخت سیستم عصبی انسان دارد. این امر نشان می‌دهد که دانش هپتیک یک دانش میان رشته ای بوده و پیچیدگی‌های خاص خود را نیز دارد.
تکنولوژی هپتیک به طرق مختلف در سیستم‌های مختلف قابل پیاده‌سازی است، از جمله:
- لرزش: عمده سیستم‌هایی که دارای فیدبک هپتیک هستند از این روش استفاده می‌کنند، همانند گوشی‌های موبایل و تبلت‌ها. این لرزش عمدتاً از طریق جرم دوار خارج از مرکز ، عملگر تشدید شده‌ی خطی یا عملگرهای پیزوالکتریک ایجاد می‌گردد.
- فیدبک نیرو: در این روش، نیرویی از طریق موتورهای موجود در سیستم ایجاد می‌شود تا حس لامسه را به کاربر منتقل کند، همانند ربات Novint Falcon که در سال ۲۰۰۷ به عنوان یک ابزار برای بازی‌های ویدیویی عرضه شد.
- حلقه‌های گرداب هوا: در این روش با استفاده از گرداب متمرکز شده‌ی هوا، فیدبک هپتیک ایجاد می‌شود.
- فراصوت: پرتو‌های فراصوت متمرکز می‌توانند حس فشار را روی انگشت به وجود آورند. حس لرزش نیز توسط این پرتوها می‌توانند ایجاد شوند.
تکنولوژی هپتیک کاربردهای گوناگونی دارد، که از جمله مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به
- بازی‌های ویدیویی
- کامپیوترهای شخصی
- گوشی‌های موبایل
- واقعیت مجازی
- شبیه‌سازها (به طور مثال شبیه‌ساز پرواز هواپیما برای خلبانان)
- سیستم‌های هدایت از راه دور (به عنوان مثال ربات‌های جراح از راه دور)
- توانبخشی (به عنوان نمونه ربات‌های پوشیدنی برای توانبخشی دست یا پا)
- هنر
- هوانوردی
- صنایع نظامی
اشاره کرد.
دانش هپتیک در حال حاضر از موضوعات روز پژوهشی دنیا است و با توجه به ماهیت میان رشته ای آن، پژوهشگران مختلفی در حوزه‌های مهندسی مکانیک، مهندسی برق، مهندسی پزشکی، علوم اعصاب و … به تحقیق در این حوزه مشغولند. این پژوهش‌ها چالش‌هایی از جمله بحث‌های هزینه‌ای، بهینه‌سازی‌های الگوریتمی، تشخیص و تمایز مشخصات سطوح و مواردی از این دست را پوشش می‌دهند.
منابع:
نویسنده:
مهندس بهنام یزدان‌خو
دانشجوی دکترای مهندسی مکانیک دانشگاه تهران
(برای مطالعه بیشتر روی نام یا تصویر ایشان کلیک کنید)
