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Bedienen und

Bedienen und Visualisieren Entwicklung von Haptiktechnologien Weltweit einzigartiges Tool, um Fühlbares messbar zu machen: Künstlicher Finger ermöglicht präzise Quantifizierung von aktiver und passiver Haptik. Die Software-Suite berechnet dann den Wahrnehmungsfilter als objektiven Vergleichswert. Da die Akustik untrennbar zur Haptik gehört, ist der ArFi ebenfalls mit einem Mikrofon ausgestattet. Dieses nimmt Nebengeräusche, etwa ein durch nicht fixierte Bauteile bedingtes Klappern, ebenso auf wie gezielte Töne, beispielsweise das typische Klicken einer mechanischen Taste Der ArFi von Grewus kann als erstes Gerät nicht nur passive, sondern auch aktive Haptik messen und quantifizieren GREWUS GmbH www.grewus.de Ob am Smartphone, an Haushaltsgeräten, im Auto oder in Aufzügen: Touch-Oberflächen ersetzen zunehmend mechanische Tasten. Allerdings geben diese kein typisches „Klick-Gefühl“ ab; sie bestätigen die Eingabe also nur visuell oder akustisch, nicht jedoch auf haptisch wahrnehmbare Weise. Die Aufgabe, den Tastsinn anzusprechen, übernehmen daher nun piezoelektrische oder elektromagnetische Aktuatoren, welche die Haptik von gewöhnlichen Tasten durch Vibrationen der Oberfläche imitieren. Da diese jedoch nur minimale Schwingungsbewegungen generieren, können sie nicht wie passive Schalter in einem Kraft-Weg-Diagramm dargestellt, sondern müssen unter anderem über ihre Beschleunigung und Frequenz beziffert werden. Um aktive Haptik neben der passiven zu quantifizieren und so deren subjektive Wahrnehmung mit objektiven Werten zu beschreiben, hat die Grewus GmbH den künstlichen Finger ArFi entwickelt. Dieser misst Beschleunigungen einer Oberfläche unter Krafteinfluss sowie den Schalldruck pegel und kann auch S-Kurven aufnehmen. Im Anschluss berechnet die Software-Suite den Grewus Haptic Intensity Value (GHIV), mit dem sich das Wahrgenommene durch einen objektiven Zahlenwert erfassen lässt. Die Ergebnisse bieten zentrale Anhaltspunkte, um den Designprozess von aktivem haptischem Feedback zu objektivieren. Passende Haptik für jede Anwendungen „Als Haptic Solution Provider unterstützen wir unsere Kunden mit elektromagnetischen und piezo elektrischen Technologien bei der Herausforderung, die passende Haptik für ihre Anwendungen zu generieren“, berichtet Elisa Santella, Geschäftsführerin der Grewus GmbH. „Hier begegnet uns häufig der Wunsch, einen Die Messergebnisse des ArFi bieten zentrale Anhaltspunkte, um den Designprozess von aktivem haptischem Feedback zu objektivieren 174 PC & Industrie 9/2022

Bedienen und Visualisieren Das Stand-alone-Gerät ArFi kann über eine systemunabhängige Browseranwendung bedient werden Die Haptics Analyser Software rendert alle gemessenen Daten live in grafische Diagramme und berechnet außerdem den Wahrnehmungsfilter Grewus Haptic Intensity Value (GHIV) bestimmten Schalter oder eine spezifische Taste mithilfe von aktiver Haptik zu imitieren – das Feedback soll sich irgendwie ‚crispy‘ anfühlen, aber trotzdem weich und angenehm sein.“ Dabei handelt es sich natürlich um subjektive Empfindungen und Beschreibungen, die es zunächst zu quantifizieren gilt. Sogenannte passive Haptik, wie sie herkömmliche Schalter und Tasten generieren, wird in der Regel mit einem Kraft-Weg- Diagramm, auch S-Kurve genannt, grafisch dargestellt. Im Gegensatz dazu legt aktive Haptik, die mittels elektromagnetischer oder piezoelektrischer Aktuatoren generiert wird, aber nur einen Weg von etwa 0,3 mm zurück. Daher ist stattdessen die Beschleunigung zu messen und im Zeit- sowie Frequenzbereich zu analysieren. Um aktive Haptik auch mit einer Belastung der Oberfläche messen und so mit der passiven vergleichen zu können, hat Grewus den ArFi entwickelt. Das Tool vereint als weltweit erstes Gerät alle notwendigen Messmethoden miteinander: Es verfügt über zwei Beschleunigungssensoren, von denen einer unmittelbar an der „Fingerkuppe“ des Geräts befestigt ist und der zweite frei auf der zu messenden Touch- Fläche platziert wird. Außerdem ist es mit einem Kraftsensor sowie einem Mikrofon ausgestattet. Dank dieser Konstruktion kann der künstliche Finger alle Messwerte erfassen, die für die Evaluierung von Haptik – und der stets damit in Zusammenhang stehenden Akustik – erforderlich sind, und daraus den objektiven GHIV als einzelnen, vergleichbaren Zahlenwert berechnen. Quantifizierung, Evaluierung und Spezifizierung von Haptik „Wenn wir die aktive Haptik einer Applikation beschreiben, dann bringen uns die technischen Spezifikationen des verwendeten Aktuators allein nicht weiter“, erläutert Santella. „Diese Angaben sind stets normiert und berücksichtigen so nicht die realen Gegebenheiten wie beispielsweise das tatsächliche Gewicht oder die Dämpfung der vom Aktuator in Schwingung versetzten Fläche.“ Zudem weicht die Empfindung eines Fingers, der mit einer bestimmten Kraft auf die Touch-Oberfläche drückt, deutlich von den Messdaten eines ungedämpft auf der Fläche aufliegenden Sensors ab. Aus diesem Grund verfügt der ArFi über zwei Beschleunigungssensoren, die synchron auf drei Achsen (x, y, z) messen können: Der erste befindet sich direkt unter dem Finger, der eine genau definierte Kraft auf die Ober fläche ausübt; der zweite kann beliebig auf der Touch-Fläche platziert werden, um die Homogenität der Haptikverteilung zu überprüfen. Da die Resonanzfrequenz der Mechanik vom individuellen Kraftaufwand abhängt, kann der künstliche Finger zwischen 0,1 N, was einer gerade wahrnehmbaren Berührung entspricht, und 10 N erzeugen, also eine Last von etwa 1 kg. Dazugehöriger Sound Da die Akustik untrennbar zur Haptik gehört, ist der ArFi ebenfalls mit einem Mikrofon ausgestattet. Dieses nimmt Nebengeräusche, etwa ein durch nicht fixierte Bauteile bedingtes, ungewolltes Klappern, ebenso auf wie gezielte Töne, beispielsweise das typische Klicken einer mechanischen Taste. Denn um passive Haptik authentisch nachzubilden, ist es unerlässlich, den dazugehörigen Sound mit einzubeziehen. „Jeder kennt doch das Klick-Geräusch einer Taste“, bekräftigt Santella. „Dabei sorgt das Zusammenspiel mehrerer Sinnes empfindungen – in diesem Fall Haptik und Akustik – dafür, dass ein bestimmter Reiz – hier das haptische Feedback – anders wahrgenommen wird.“ Da es sich bei dem künstlichen Finger von Grewus um ein Tool handelt, das den Entwicklungsprozess erleichtern soll, wurde in erster Linie Da die Resonanzfrequenz der Mechanik vom individuellen Kraftaufwand abhängt, kann der künstliche Finger zwischen 0,1 N, was einer gerade wahrnehmbaren Berührung entspricht, und 10 N erzeugen, also eine Last von etwa 1 kg PC & Industrie 9/2022 175