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Haptische Virtualität

Haptische Virtualität
Ansprechpartner:

Dr.-Ing. Volker Koch

Partner:

Joachim Klaus
Studienzentrum für Sehgeschädigte
Dr. Sebastian Ritterbusch
Engineering Mathematics and Computing Lab

Kombinierte audio-haptische Unterstützung in der räumlichen Navigation von Sehgeschädigten

Haptische Virtualität

Ad hoc Generierung geometrischer Modelle für die haptische Vermittlung komplexer Strukturen für sehgeschädigte Menschen
haptic_03
Haptische Vermittlung von Stadträumen
haptic_02
Strömungssimulation in Nase und Nebenhöhlen
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Forcefeedback Anwendung Phantom

 

Blinde und stark Sehbehinderte interpretieren räumlicher Strukturen in der Regel über einen ausgeprägten Tast- und Hörsinn. Dieser direkte Zugang wird in zwei entscheidenden Szenarien deutlich erschwert bzw. unmöglich gemacht. Zum einen können sich schnell ändernde Geometrien nur unzureichend erfasst werden, zum anderen bleiben rein virtuelle, computerbasierte Strukturen diesen Sinnen gänzlich verborgen. Bisherige Lösungen konzentrieren sich auf die haptische Vermittlung von Geometrien und vernachlässigen den ausgeprägten Hörsinn von Blinden. Das Projektteam widmet sich den daraus resultierenden Fragestellungen und untersucht eine kombinierte haptisch-akustische Versuchsanordnung, die blinden Wissenschaftlern den Umgang mit komplexen geometrischen Strukturen erleichtern soll.

Das Studienzentrum für Sehgeschädigte (SZS) ist eine international führende Einrichtung zur Unterstützung Blinder und hochgradig Sehbehinderter in Studium und Beruf. Es ermöglicht sehgeschädigten Studierenden und Wissenschaftlern durch technische und methodische Unterstützung den Zugang zu Arbeitsbereichen der Natur-, Wirtschafts- und Ingenieurwissenschaften und wirkt in entsprechenden Forschungsfeldern. Ein wesentliches Merkmal, welches die Zugänglichkeit von blinden oder stark sehbehinderten Menschen zu den Inhalten dieser Wissenschaften beschränkt, ist die bisher nur unzureichend vorhandene Möglichkeit, komplexe oder dynamische geometrische Informationen haptisch verfügbar zu machen. Es ist beispielsweise bisher nicht möglich, die Ergebnisse von am Engineering Mathematics and Computing Lab (EMCL) realisierten Strömungssimulationen so aufzubereiten, dass Blinde diese durch Tast- und Hörsinn beurteilen, interpretieren und für ihre Arbeit sinnvoll verwerten können. Das Startup Projekt widmet sich dieser Schwachstelle und konzipiert ein Verfahren, das die schnelle Bereitstellung von haptisch erlebbaren Geometrien ermöglicht. Dazu werden verfügbare Kraftrückkopplungswerkzeuge modifiziert, mit einer an die jeweilige Sehschädigung angepassten Benutzerführung ergänzt und zu einer flexibel nutzbaren Mensch-Maschine Interaktionseinrichtung kombiniert. Dadurch kann erreicht werden, dass komplexe topologische Strukturen als Ergebnis von Berechnungen der wissenschaftlichen Arbeit durch einen intuitiven Mensch-Maschine Dialog vermittelt und sehgeschädigten Menschen zugänglich gemacht werden. Bei der Projektarbeit soll dann überprüft werden, ob bei bestimmten Kombinationen von Behinderung und darzustellender Geometrie der Tastsinn durch die Integration von Audio-Elementen ergänzt werden muss. Relevanz des Vorhabens für das Kompetenzfeld / den Kompetenzbereich: Das SZS hat sich bei der Unterstützung von sehgeschädigten Studierenden und Wissenschaftlern als eine international einmalige Einrichtung etabliert und bereitet die Entwicklungen aus seiner universitären Arbeit ständig für die Weiterverwendung in anderen Bereichen der Gesellschaft auf. Es leistet dabei einen wichtigen Beitrag für die Inklusion von blinden und sehgeschädigten Menschen in die Arbeitswelt und in das gesellschaftliche Leben. Da die Auslegung der projektierten Vorrichtung deren flexible Anwendung in verschiedenen Situationen ermöglicht, können über die wissenschaftliche Anwendung hinaus Anwendungsszenarien mit wichtiger gesellschaftlicher Relevanz identifiziert werden. Beispielsweise kann die Bereitstellung von topographischen Modellen zur effizienten Unterstützung der Aussen- und Innenraumnavigation von Blinden eingesetzt werden, wie dies im KIT am Institut für Building Lifecycle Management (BLM) verfolgt wird. Hier stellt sich bisher das Problem, dass real gefertigte Modelle (z.B. Stadtmodelle) durch Tastsinn zwar haptisch erfasst werden können, diese aber nicht dynamisch und schnell genug auf Veränderungen (z.B Um- und Neubauten, Baustellen, temporäre Umleitungen) reagieren können. Die rechnergestützte Verwaltung der Geometrien und die Möglichkeit zur haptisch erfahrbaren ad hoc Darstellung kann diese Lücke schliessen und zu deutlich leistungsfähigeren und günstigeren Verfahren der Blindennavigation führen.