Hlavním předmětem naší výzkumné činnosti je oblast haptické komunikace. Skutečné ponoření do vzdáleného prostředí vyžaduje možnost fyzické interakce se vzdálenými objekty a doslova kontakt s jinými lidmi. Dotýkat se objektů a manipulovat s nimi na dálku je možné, pokud tradiční audiovizuální komunikaci rozšíříme o haptickou modalitu. Haptická komunikace je relativně mladá oblast výzkumu, která má potenciál způsobit revoluci v interakci člověk-člověk a člověk-stroj.

Aktuální projekty/aktivity v této oblasti se zabývají například:

Haptické kodeky

Hlavním cílem je vyvinout efektivní haptické komunikační přístupy přes trandiční a nově vznikající komunikační sítě, jako jsou hmatový internet a sítě 5G. Za tímto účelem studujeme vlastnosti sítě, psychofyzický model lidského haptického vnímání a percepční kódování haptických signálů. K zásadní inovaci dochází na průsečíku těchto tradičně nezávislých oblastí.

Teleoperace

Jako typická aplikace haptické komunikace je naším hlavním studijním tématem bilaterální teleoperace s haptickými zpětnými vazbami. Cílem je vyvinout efektivní přístupy haptické komunikace (kinestetické informace) pro časově zpožděnou teleoperaci a zároveň zaručit stabilitu teleoperačního systému. A major expertise in our group is to jointly optimize the haptic codecs, control schemes, and network resources to achieve the best possible teleoperation quality.

Plánování uchopení deformovatelných objektů na základě dat z mračna bodů a hmatových senzorů

Inteligentní roboti by měli být schopni pracovat v nestrukturovaném prostředí s různými objekty. Manipulace s deformovatelnými objekty je obzvláště náročná, protože kontakt se během uchopení mění. Dále je důležité nepoškodit objekt a zabránit nežádoucím efektům, jako je vylití obsahu otevřené nádoby způsobené deformací. Tento projekt se zaměřuje na plánování úchopu a manipulaci s deformovatelnými objekty. Pro známé objekty je nejprve na základě analýzy deformace a kontaktů určena optimální poloha úchopu. Neznámé objekty jsou poté rozpoznány na základě dat z mračna bodů a hmatových senzorů tak, aby je bylo možné uchopit pomocí optimálních poloh s následnou detekcí prokluzu a adaptací úchopu. Algoritmy lze použít v domácím prostředí nebo ve scénáři teleoperace. V druhém případě operátor zadá objekt, se kterým se má manipulovat, a teleoperátor by měl být schopen jej uchopit autonomně, a to z důvodu náročné operace způsobené zpožděním sítě. Poté může operátor s objektem bezpečně manipulovat.

Klasifikace povrchu a parametrizace materiálů

V moderních multimediálních systémech převažují vizuální a zvukové informace. Získávání, ukládání, přenos a zobrazování těchto modalit dosáhlo úrovně kvality, která se obvykle označuje jako vysoké rozlišení (HD) a vyšší. Podobná technologie HD je k dispozici také pro zvuk. Naproti tomu technická řešení zabývající se smyslem pro dotek (označovaným také jako haptika) zatím nedosáhla stejné úrovně propracovanosti. V souvislosti s haptickou interakcí se obvykle kinestetické a hmatové interakce posuzují odděleně, protože se jedná o různé mechanismy vnímání. Zatímco kinestetická modalita byla v souvislosti s teleoperačními systémy hojně studována, analýze, zpracování a reprodukci taktilních hmatových vjemů bylo dosud věnováno poměrně málo pozornosti. To je překvapivé vzhledem k tomu, že jako lidé jsme při interakci s prostředím do značné míry závislí na hmatové modalitě. Například v aplikacích virtuální reality je typickým záměrem uživatele fyzicky interagovat s objekty ve virtuální scéně a vnímat jejich materiálové a povrchové vlastnosti. Než hmatová řešení dosáhnou stejné úrovně propracovanosti jako odpovídající HD video nebo audio řešení, je třeba překonat mnoho problémů. S nedávným pokrokem v oblasti virtuální reality (VR), rozšířené reality (AR) a telepřítomnosti však toto téma rychle nabývá na významu a stává se technologií umožňující nové oblasti použití, jako je elektronický obchod s hmatovou zpětnou vazbou (T-Commerce) nebo systémy VR s hmatovým rozšířením (T-VR).

Důležitým předpokladem tohoto cíle je výzkum. Podobně jako fotoaparát pro snímání obrazu za různých pozorovacích podmínek je Texplorer koncepčně navržen tak, aby získal haptické vlastnosti objektů. Jsou definovány vlastnosti popisující hlavní percepčně relevantní rozměry, které tvoří vektorovou reprezentaci vlastností objektu. Kromě klasifikace materiálů lze další smyslová data využít k reprezentaci materiálů ve virtuálním prostředí, což potenciálně umožňuje budoucí využití pro zobrazování materiálů ve virtuálních nákupních centrech nebo internetových obchodech.

Výsledky našeho provedeného výzkumu vidíme ve dvou hlavních budoucích aplikacích. Za prvé identifikujeme potřebu nízkonákladového systému schopného identifikovat materiály, podobně jako je tomu u systému pro vyhledávání obrázků na základě obsahu pro vizuální nebo u systému pro vyhledávání zvuku pro identifikaci zvukového obsahu. Zadruhé, ze zaznamenaných dat a vypočtených rysů lze vytvořit model vlastností povrchu objektu. To je zvláště zajímavé v připravovaných virtuálních prostředích, která budou vedle viditelného a slyšitelného obsahu poskytovat také dotykový zážitek.

Databázi haptických textur LMT najdete zde.

.