Virtuelle Haptik. Potenzialanalyse Haptik-simulierender Technologien in der Mensch-Maschine-Interaktion

Abstract

In dieser Arbeit soll aus informationstechnologisch-konzeptioneller Sicht und mit der Berücksichtigung wahrnehmungstheoretischer Erkenntnisse die Eignung Haptiksimulierender Technologien als Mensch-Maschine-Schnittstelle untersucht werden. Ihre Sinnhaftigkeit, Notwendigkeit und Zukunftsaussicht werden beleuchtet. Im Vordergrund steht die Frage, ob sich bei digitalen Realitätssimulationen, neben der Ansprache des Seh- und Gehörsinns, die des Tastsinns durch virtuell-haptische Interaktionselemente positiv auf die menschliche Wahrnehmung auswirkt. Ob in Zukunft Haptik-simulierende Systeme zu Informations- und Kommunikationszwecken als Mensch-Maschine-Schnittstellen eingesetzt und etabliert werden sollten, wird ebenfalls beantwortet. Es erfolgt eine Eingrenzung auf Systeme mit Virtual- und Augmented Reality-Elementen und Simulatoren. Die Grundlagen der menschlichen und im Speziellen der haptischen Wahrnehmung und Informationsverarbeitung werden erläutert, ebenso die der Mensch-Maschine-Interaktion. Durch den thematischen Schwerpunkt der Arbeit wird auch ein Überblick über Virtual Reality- und Augmented Reality-Systeme gegeben. Es wird der Stand der Forschung auf dem Gebiet virtueller Haptik mit Beispielprojekten und einer Ableitung möglicher Anwendungsgebiete vorgestellt. Abschließend werden sowohl Vorteile als auch Schwierigkeiten und Risiken bei der Entwicklung, Umsetzung und Nutzung Haptiksimulierender Technologien herausgearbeitet.

This thesis serves the investigation of haptic-simulating technologies and their suitability for the use in human-computer interaction from a technological and cognitive scientific point of view. The meaningfulness, necessity and future prospects of this technology will be verified. Whether digital reality simulations have a better effect on human perception when, beside the senses of seeing and hearing, the tactile sense is engaged through virtual-haptic interaction elements, will be the core element of investigation to this thesis. Whether haptic-simulating systems should subsequently be implemented and established as human-machine-interfaces for better information and communication purposes in the future, will be assessed based on this primary conclusion This work limits itself to systems with virtual and augmented reality elements and simulators. The fundamentals of human perception and haptic perception in particular, will be briefly summarized within this thesis. On the background of this foundation, human-machine interaction and selected insights on Virtual Reality and Augmented Reality systems are embedded into the larger framework of human information processing. The state of the art of virtual haptics and an overview of application examples are presented, followed by a comprehensive analysis of advantages, difficulties and risks in the development, implementation and use of haptic-simulating technologies.