Ultradźwiękowa technika haptyczna - działanie, zastosowania, zagrożenia

• Autorzy: Morzyński Leszek , Swidziński Adam , Shmyk Aliaksandra

Identyfikatory

DOI

10.54215/BP.2022.06.15.Morzynski

Warianty tytułu

EN

Ultrasonic haptic technique - operation, applications, hazards

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Ultradźwiękowa technika haptyczna to nowa, wchodząca właśnie na rynek komercyjny technika, umożliwiająca tworzenie w powietrzu nad przetwornikiem haptycznym niewidocznych obiektów, które mogą być wyczuwane za pomocą zmysłu dotyku. W technice tej skoncentrowana i odpowiednio modulowana wiązka ultradźwięków wzbudza drgania skóry człowieka, pobudzając w ten sposób znajdujące się w niej mechanoreceptory i wywołując uczucie dotyku. Technika ta ma wiele potencjalnych zastosowań – od wzbogacania rzeczywistości wirtualnej, przez interfejsy sterujące, do pomocy dla osób niepełnosprawnych wzrokowo. Z drugiej jednak strony, ze względu na zastosowanie ultradźwięków o wysokich poziomach ciśnienia akustycznego, ta technika może się stać źródłem zagrożeń dla użytkownika. W artykule omówiono zasadę działania ultradźwiękowej techniki haptycznej, jej możliwe zastosowania oraz dostępne na rynku komercyjnym ultradźwiękowe przetworniki haptyczne. Przedstawiono również wyniki wstępnej oceny zagrożenia hałasem ultradźwiękowym podczas korzystania z ultradźwiękowej techniki haptycznej, oparte na badaniach hałasu ultradźwiękowego, przeprowadzonych w odniesieniu do jednego z omówionych przetworników.

EN

The ultrasonic haptic technique is a new, commercially available technique that allows the creation of invisible objects in the air above the haptic device, which can be sensed by the sense of touch. In this technique, a concentrated and appropriately modulated ultrasound beam causes vibrations of the human skin, thus stimulating the mechanoreceptors located in it and causing a feeling of touch. The technique has many potential applications, ranging from enriching virtual reality through control interfaces to aids for people with visual disabilities. On the other hand, this technique, due to the use of ultrasound with high sound pressure levels, may become a source of potential hazards to its user. The article discusses the principle of operation of the ultrasonic haptic technique, its possible applications and currently commercially available ultrasonic haptic devices. The paper also presents the results of a preliminary assessment of ultrasonic noise hazard caused by the ultrasonic haptic technique based on the ultrasonic noise measurements carried out for one of the described devices.

Słowa kluczowe

PL

ultradźwiękowa technika haptyczna; przetwornik haptyczny; hałas ultradźwiękowy

EN

ultrasonic haptic technique; haptic device; ultrasonic noise

• Wydawca: Centralny Instytut Ochrony Pracy - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Bezpieczeństwo Pracy : nauka i praktyka
• Rocznik: 2022
• Tom: nr 6
• Strony: 18--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Morzyński Leszek

• Centralny Instytut Ochrony Pracy - Państwowy Instytut Badawczy

• https://orcid.org/0000-0003-3534-3284

autor

Swidziński Adam

• Centralny Instytut Ochrony Pracy - Państwowy Instytut Badawczy

• https://orcid.org/0000-0002-3362-013X

autor

Shmyk Aliaksandra

• Centralny Instytut Ochrony Pracy - Państwowy Instytut Badawczy

• https://orcid.org/0000-0001-7508-5035

Bibliografia

• [1] DALECKI, D., et al. Tactile perception of ultrasound. The Journal of the Acoustical Society of America. 1995, 97: 3165-3170.
• [2] GAVRILOV, L.R., TSIRULNIKOV, E.M., DAVIES, I. ab I. Application of focused ultrasound for the stimulation of neural structures. Ultrasound in Medicine & Biology. 1996, 22(2): 179-192.
• [3] IWAMOTO, T., TATEZONO, M., SHINODA, H. Non-contact method for producing tactile sensation using airborne ultrasound. [In:] M. Ferre (ed.), Haptics: Perception, Devices and Scenarios Lecture (6th International Conference, EuroHaptics 2008, Proceedings); 2008 June 10-13, Madrid (Spain), Berlin: Springer; 2008, pp. 504-513.
• [4] CARTER, T., et al. UltraHaptics: multi-point mid-air haptic feedback for touch surfaces (Proceedings of the 26th annual ACM symposium on User interface software and technology UIST'13); 2013 October 8-10; St. Andrews (United Kingdom); 2013, pp. 505-514.
• [5] GESCHEIDER, G.A., et al. A four-channel analysis of the tactile sensitivity of the fingertip: frequency selectivity, spatial summation, and temporal summation. Somatosensory & Motor Research. 2002, 19(2): 114-124.
• [6] HOSHI, T., et al. Noncontact tactile display based on radiation pressure of airborne ultrasound. IEEE Transactions on Haptics. 2010, 3(3): 155-165.
• [7] LONG, B., et al. Rendering volumetric haptic shapes in mid-air using ultrasound. ACM Transactions on Graphics. 2014, 33(6): 1-10.
• [8] FREEMAN, E., et al. Textured surfaces for ultrasound haptic displays, Proc. of 19th ACM International Conference on Multimodal Interaction (ICMI' 2017: Proceedings of the 19th ACM International Conference on Multimodal Interaction); 2017 November 13-17; Glasgow (Scotland); 2017, pp. 491-492.
• [9] Ultraleap, STRATOS Explore, https://www.ultraleap.com/product/stratos-explore.
• [10] KORADECKA, D. (red.). Bezpieczeństwo i higiena pracy, Warszawa: CIOP-PIB, 2008.
• [11] Rozporządzenie Ministra Rodziny, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 12 czerwca 2018 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy (Dz.U. poz. 1286).
• [12] LIEBLER, M., et al. Experimental characterization of high-intensity focused airborne ultrasound fields. The Journal of the Acoustical Society of America. 2020, 148(3): 1713-1722.
• [13] MORZYNSKI, L., et al. Laboratory for testing of sound perception in virtual acoustic working environment (Proceedings of 48st Spanish Congress on Acoustics, Tecni Acustica 2017); 2017 October 3-6, A Coruña (Spain), 2017.
• [14] RADOSZ, J. Methodology issues of ultrasonic noise exposure assessment. Noise Control Engineering Journal. 2012, 60(6): 645-654.
• [15] RADOSZ, J. Ultrasonic Noise Measurements in the Work Environment. [In:] D. Pleban (ed.), Occupational Noise and Workplace Acoustics - Advances in Measurement and Assessment Techniques, Boca Raton: CRC Press, Taylor & Francis Group, 2021.
• [16] PN-Z-01339:2020-12. Hałas ultradźwiękowy - Wymagania dotyczące wykonywania pomiarów w środowisku pracy.
• [17] MORZYŃSKI, L., SWIDZIŃSKI, A, SHMYK, A. Wstępna ocena zagrożeń hałasem ultradźwiękowym przy korzystaniu z ultradźwiękowych przetworników haptycznych. [W:] M. Drewniak, A. Zawadzka (red.), Interdyscyplinarność, czyli współczesne wyzwanie dla naukowców, cz. 6., Wydawnictwo Naukowe INTELLECT, Waleńczów, lipiec 2021, s. 32-39.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).