Elektrotaktiles Feedback im VR-Training: Auswertung und Ergebnisse (Teil 2)
Hallo zusammen, hier ist Wave Company. 😊
In Teil 1 haben wir vorgestellt, woran wir geforscht haben und wie wir vorgegangen sind. Heute geht es um die Leistungsprüfung und ihre Ergebnisse. Auch diesmal wird es etwas technisch. Wir möchten damit zeigen, wie wir kontinuierlich daran arbeiten, aus Forschung aussagekräftige Erkenntnisse zu gewinnen.
Außerdem zeigen wir, wie taktile elektrische Stimulation sowie EMG- und EKG-Messungen zu den Anwendungsfeldern unserer leitfähigen Silikonelektrodentechnologie passen: ElecSil.
Wie wurde das System geprüft?
Umgebung und Teilnehmende
Die Untersuchung fand im Seoul XR Demonstration Center mit zwölf gesunden Erwachsenen statt, deren Durchschnittsalter Ende 20 lag. Einige hatten bereits VR-Erfahrung. Die Reizintensität wurde individuell auf einen als angenehm empfundenen Bereich eingestellt.
Der Ablauf
Nach einer Einführung erlebten die Teilnehmenden die Trainingsinhalte in VR. Währenddessen gab es in festgelegten Abständen kurze Befragungen. Anschließende Fragebögen und vertiefende Interviews sollten Veränderungen in der Wahrnehmung erfassen.
In einer separaten Stichprobe wurden außerdem Elektromyografie- und Elektrokardiografie-Signale gleichzeitig aufgezeichnet, um körperliche Reaktionen und sicherheitsrelevante Hinweise zu beobachten.
Die Synchronisation prüfen
Zeitliche Abweichungen zwischen Bild, Ton und Berührung können störend oder unangenehm wirken. Deshalb prüften wir die Bildstabilität der Szenen und stimmten den Beginn der taktilen Reize auf die akustischen Signale ab. Ereignis, Ton und Hautempfindung sollten möglichst zeitgleich ankommen.
Welche Größen wurden erfasst?
Subjektive Angaben umfassten Veränderungen der Immersion, Erwartungen an weitere Einsatzmöglichkeiten, den wahrgenommenen Nutzen von Haptik sowie Unbehagen oder Unstimmigkeiten. Die Befragungen fanden sowohl während als auch nach der Sitzung statt.
Objektive Messgrößen waren die gleichzeitig aufgezeichneten EMG- und EKG-Signale. Damit wurden unter Stimulation physiologische Reaktionen und sicherheitsrelevante Veränderungen beobachtet; der Schwerpunkt lag auf dem Armbereich.
Die Verbindung aus Stimulation und Biosignalmessung passt zu unserer Forschung und Entwicklung an ElecSil-Elektroden.
Was haben wir beobachtet?
Subjektive Ergebnisse: Fragebögen und Interviews
Veränderte Immersion: Mehr als die Hälfte berichtete von einer merklichen Veränderung der Immersion. Besonders bei passendem Timing zwischen Bildereignis und taktilem Reiz wurde das Erlebnis als „realer“ beschrieben.
Erwartungen an weitere Anwendungen: Viele sahen Potenzial für andere VR-Trainings, insbesondere für Situationen mit kurzen, prägnanten Empfindungen wie Stößen oder Zusammenstößen.
Unbehagen und Unstimmigkeiten: Einige berichteten auch von unangenehmen oder unpassenden Empfindungen. Ein häufiger Vorschlag war, näher an der tatsächlich betroffenen Körperstelle zu stimulieren.
Objektive Ergebnisse: EMG und EKG
Das EMG zeigte durch die Stimulation ausgelöste unwillkürliche Muskelkontraktionen. Die Reize gingen also auch mit messbaren Muskelreaktionen einher.
Das EKG wies laut Bericht keine auffälligen anormalen Signale auf. Diese Beobachtung gilt für die untersuchten Bedingungen: Stimulation am Arm, die eingesetzten Aufgaben und individuell eingestellte Intensitäten.
Die Biosignale lieferten ergänzend zu den Befragungen messbare Informationen über Reaktionen und sicherheitsrelevante Hinweise. Der Einsatz von EMG und EKG knüpft an die ElecSil-Elektrodenforschung an. Damit sind jedoch weder eine allgemeine Wirksamkeit noch umfassende Sicherheit nachgewiesen.
Was die Daten nahelegen
Potenzial für ein realistischeres Erlebnis: Die Leitfrage war, ob sich eine vorwiegend visuelle und akustische VR-Erfahrung stärker wie reales Training anfühlen kann. Die Beobachtungen deuten darauf hin, dass taktile elektrische Reize dazu beitragen könnten.
Mehr als die Hälfte berichtete von stärkerer Immersion bei synchronisierten Bildereignissen und taktilen Reizen.
Besonders groß war die Erwartung für Szenarien mit kurzen Empfindungen wie Stößen oder Zusammenstößen.
Die Berichte über Unbehagen zeigen zugleich, dass Stimulationsort, Wellenform und Intensität weiter abgestimmt werden müssen.
Den Komfort verbessern: Um Unstimmigkeiten und Unbehagen zu verringern, müssen Ort, Wellenform, Intensität und Dauer noch genauer zu Bewegung und Szene passen.
Sicherheit bewerten: Unter den untersuchten Bedingungen waren die EMG- und EKG-Beobachtungen ermutigend. Für weitergehende Aussagen braucht es jedoch größere Stichproben sowie längere und komplexere Aufgaben.
Die nächsten Schritte
Weitere Stimulationsstellen einbeziehen, die besser zu den tatsächlichen Bewegungen passen.
Die Wellenformbibliothek für besseren Komfort weiter verfeinern.
Das System in unterschiedlichen Trainingsszenarien erproben.
Zusätzliche Biosignale für eine breitere Sicherheitsbewertung erfassen.
Erkenntnisse aus der ElecSil-Forschung zu gleichbleibender Elektrodenposition und stabilem Kontakt auf weitere Stimulationsstellen und Komfortanpassungen übertragen.
Ein eigenes ElecSil-Pilotprotokoll entwickeln und schrittweise prüfen, wie sich die Ergebnisse damit vergleichen lassen.
Der Bezug zu ElecSil
Wave Company entwickelt ElecSil, eine leitfähige Silikonelektrode, und die dazugehörigen Anwendungen. Zu den Einsatzfeldern gehören elektrische Muskelstimulation (EMS) und die Messung von Biosignalen wie EKG und EMG.
Auch diese Untersuchung verband taktile elektrische Stimulation mit gleichzeitigen EMG- und EKG-Messungen. Thema und Methode überschneiden sich damit mit den Anwendungsfeldern von ElecSil und bieten gemeinsame technische Ansatzpunkte.
Die Beobachtungen zu Immersion, Komfort und Sicherheit geben Anhaltspunkte für Wellenform, Intensität, Dauer und Stimulationsort. Zusammen mit den ElecSil-Prinzipien einer gleichbleibenden Positionierung, stabiler Kontakte und kontrollierter Signalqualität können sie die weitere Entwicklung haptischer Trainingsanwendungen unterstützen.
Fazit
Die Untersuchung lieferte Hinweise darauf, wie aus dem Training in einer virtuellen Umgebung ein Training werden könnte, das sich realitätsnäher anfühlt.
Zeitlich und in ihrer Qualität passende elektrische Reize könnten das Realitätsempfinden unterstützen. Weitere Untersuchungen müssen zeigen, wie sich dies unter breiteren Bedingungen bewährt.
Damit endet unsere zweiteilige Reihe über den Forschungsprozess und die bisherigen Ergebnisse von Wave Company.
Danke, dass ihr auch bei diesen technischen Themen bis zum Ende dabei wart! Wir arbeiten weiter und freuen uns darauf, bald neue Einblicke zu teilen. 🙌
Quellen
Kim Daejun: „Umsetzung von VR-Trainingsinhalten mit haptischen Geräten“
Externe Berichte von Wave Company zu leitfähigen ElecSil-Silikonelektroden