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Virtuelle Realität: Seilroboter soll die virtuelle Realität noch realistischer erscheinen lassen

Im Rahmen der virtuellen Realität sollen Menschen voll in von Computern geschaffene Welten eintauchen können. VR-Brillen wie die Oculus Rift sollen helfen, dieses Ziel umzusetzen, beschränken sich dabei aber auf die visuelle Seite. Ein Seilroboter des Max-Planck-Instituts soll nun die menschliche Wahrnehmung überlisten, sodass die Erlebnisse mit VR-Brillen realer erscheinen.

Foto: Max-Planck-Institut

Foto: Max-Planck-Institut

Frei hängender Simulator simuliert Beschleunigungen

Das Fraunhofer IPA hat unter der Leitung des Tübinger Max-Planck-Instituts für biologische Kybernetik (MPI), geleitet von Prof. Heinrich Bülthoff, einen Seilroboter mit einer Kapsel aus Karbonfasern entwickelt, die an acht Seilen in der Mitte einer Halle aufgespannt ist und so in alle Richtungen geneigt und geschoben werden kann. Der “Vater” dieses Roboters ist der Robotik-Ingenieur Philipp Miermeister, der sein Werk gerne mit dem MP3-Format vergleicht: “Das Format war ein Durchbruch in der Kompression, weil man bestimmte Frequenzen herausgefiltert hat, die der Mensch nicht wahrnehmen kann.” Ähnlich arbeitet auch der Seilroboter. Die Bewegungen aus der Realität werden mittels Verfahren welche die Wahrnehmungsschwellen des Menschen berücksichtigen auf den limitierten Raum der Simulatorhalle komprimiert. Somit wird ein möglichst realistischer Bewegungseindruck auf beschränktem Raum simuliert, ähnlich wie bei dem MP3-Format, das Frequenzen aus der Musik filtert, die der Mensch nicht wahrnehmen kann und so eine möglichst unverfälschte Wiedergabe bei limitierter Dateigröße ermöglicht.

Die Herausforderung bei dem Konzept ist es erst einmal, die richtigen Bewegungen zu dem Bild der VR-Brille zu finden. Die Bewegung, die letztlich von dem Menschen in dem Simulator gefühlt wird, hat am Ende oft nicht viel damit zu tun, was der Simulator tatsächlich an Bewegungen ausführt. Ein Beispiel: Extreme Beschleunigungen werden mit Hilfe der Gravitation der Erde simuliert. Die Kapsel wird nach hinten gekippt und dann leicht nach vorne bewegt. Das Bild der VR-Brille tut ihr Übriges, um beispielsweise die Simulation einer Fahrt im Rennwagen zu erschaffen. Diese Simulation wird dadurch erleichtert, dass der Mensch konstante Geschwindigkeiten nicht wahrnimmt. Simuliert werden müssen also nur Beschleunigungen oder andere Krafteinwirkungen.

Verbesserung der virtuellen Realität

Außerdem ist der Mensch nicht in der Lage, Beschleunigungen zwischen 0,015 und 0,06 m/s2 wahrzunehmen. So ist es möglich, den Simulator während der Simulation wieder in die Ausgangslage zu bringen, ohne dass die Insassen es merken.

Miermeister testet seinen Simulator aktuell mit der Occulus Rift und der Gear VR. Er versucht stetig, seinen Seilroboter zu verbessern. So kann er Bewegungseindrücke entstehen lassen, die sich täuschend echt anfühlen, obwohl eigentlich einzelne Elemente fehlen. Außerdem fand er heraus, dass bei den richtigen visuellen Eindrücken nur 40 – 60 Prozent der eigentlichen Beschleunigung nötig sind, um die Simulation perfekt zu machen.

Foto: Max-Planck-Institut

Foto: Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik

Geräte wie der Seilroboter arbeiten gegen eines der größten Probleme der virtuellen Realität: Wenn die Bewegung nicht zum Bild passt, wird dem Passagier der Simulation schnell schlecht. Deswegen können viele Menschen auch keine VR-Simulationen über längere Zeit nutzen, da die Simulation ohne Eigenbewegung zu Übelkeit führt. Bis dieser Effekt eliminiert ist, ist noch viel zu tun. Nicht nur Systeme wie der Seilroboter sind nötig, um Bewegungen zu simulieren, sondern auch die Technik in den VR-Brillen muss noch deutlich verbessert werden, um die Simulation zu perfektionieren.

Auch eine kommerzielle Nutzung ist denkbar

Momentan ist der Roboter vor allem im Einsatz, um die menschliche Wahrnehmung in virtuellen Realitäten zu erforschen. Aber natürlich gibt es auch Ideen für kommerzielle Nutzung. So könnte der Seilroboter beispielsweise als Flugsimulator genutzt werden.

Außerdem gibt es bereits Anfragen diverser Eventfirmen. Es wäre mit dem Simulator beispielsweise möglich, verschiedene virtuelle Realitäten mit einem realistisch wahrgenommenen Transportmittel zu verbinden.

Pressemitteilung Fraunhofer IPA

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