VR Training with Electrotactile Haptics: Beyond “Training in VR” to “Training Like Reality” (2)

VR-Training mit elektrotaktiler Haptik: Von „Training in VR“ zu „Training wie in der Realität“ (2)

Hallo zusammen, hier ist Wave Company. 😊
In Teil 1 haben wir unsere Forschung und deren Durchführung vorgestellt. Heute konzentrieren wir uns auf die Leistungsvalidierung und die Ergebnisse. Auch wenn es etwas technisch klingen mag, hoffen wir, dass Sie dies als Beweis für unsere kontinuierlichen Bemühungen um aussagekräftige Ergebnisse sehen!

Im zweiten Teil werden wir außerdem hervorheben, wie sich die taktile Stimulation auf Basis elektrischer Stimulation zusammen mit EMG- und EKG-Messungen mit den Anwendungsbereichen unserer leitfähigen Silikonelektrodentechnologie ElecSil überschneidet.

Wie haben wir es validiert?

Evaluierungsumfeld und Teilnehmer

Die Evaluation wurde im Seoul XR Demonstration Center mit 12 gesunden Erwachsenen im Alter von durchschnittlich Ende 20 durchgeführt. Einige Teilnehmer hatten bereits VR-Erfahrung. Die Intensität der taktilen Stimulation wurde individuell kalibriert, um in einem sicheren und komfortablen Bereich zu bleiben.

Verfahrensübersicht

Nach einer Einweisung erlebten die Teilnehmenden die Schulungsinhalte in VR. Während der Sitzung führten wir in festgelegten Abständen kurze Umfragen und Interviews durch. Im Anschluss an die gesamte Erfahrung nahmen die Teilnehmenden an Nachbefragungen und ausführlichen Interviews teil, um Veränderungen in ihrer Wahrnehmung zu erfassen.

Zur Erfassung physiologischer Daten wurden in einer separaten Stichprobengruppe gleichzeitig EMG- (Elektromyographie) und EKG-Signale (Elektrokardiographie) aufgezeichnet, um die Sicherheit und körperliche Reaktionen zu überwachen.

Synchronisierungsprüfung

Jegliche zeitliche Diskrepanz zwischen Sehen, Hören und Tasten kann zu Unbehagen und einem Gefühl der Dissonanz führen. Daher haben wir die Bildstabilität jeder VR-Szene sorgfältig geprüft und den Beginn der taktilen Stimulation mit den akustischen Signalen synchronisiert. Dadurch wurde sichergestellt, dass die taktile Empfindung und der Ton die Teilnehmenden exakt gleichzeitig erreichten, wenn in der VR-Umgebung ein Ereignis eintrat.

Welche Indikatoren haben wir gemessen?


Zu den subjektiven Indikatoren zählten Veränderungen im Immersionsgrad, Erwartungen hinsichtlich der Anwendung der Technologie auf andere Inhalte, die wahrgenommene Notwendigkeit von Haptik sowie Berichte über Unbehagen oder Diskrepanzen. Diese Daten wurden sowohl während der Sitzung als auch im Anschluss durch Umfragen und Interviews erhoben, wodurch Verzerrungen minimiert wurden.


Zu den objektiven Indikatoren gehörten simultane EMG- und EKG-Aufzeichnungen, um physiologische Reaktionen und Sicherheitssignale unter Stimulationsbedingungen zu beobachten. Diese Biosignalmessungen konzentrierten sich primär auf die Armregion.

Aus Sicht der Stimulation und der Überwachung von Biosignalen passt dieses Setup direkt zu den Anwendungsbereichen unserer ElecSil-Elektroden-Forschung und -Entwicklung.

Was haben wir entdeckt? – Zusammenfassung der Ergebnisse


Subjektive Ergebnisse (Umfragen & Interviews)

Erhöhtes Eintauchen in die virtuelle Welt : Mehr als die Hälfte der Teilnehmer berichteten von spürbaren Veränderungen des Eintauchens in die virtuelle Welt. Viele hoben insbesondere hervor, dass sich das Erlebnis „realistischer“ anfühlte, wenn die taktile Rückmeldung mit den Ereignissen auf dem Bildschirm übereinstimmte.

Erwartungen an eine breitere Anwendung : Viele Teilnehmer gingen davon aus, dass diese taktile Integration auch anderen Arten von VR-Trainings zugutekommen könnte, insbesondere Szenarien mit Stößen oder Kollisionen, bei denen momentane Empfindungen entscheidend sind.

Berichte über Unbehagen : Einige Teilnehmer berichteten von Unbehagen oder einer Diskrepanz zwischen Stimulation und Stimulationspunkt. Häufig wurde vorgeschlagen, die Stimulation näher am tatsächlichen anatomischen Wirkort vorzunehmen, um Unbehagen zu vermeiden.

Objektive Ergebnisse (EMG & EKG)

Die EMG-Untersuchung zeigte unwillkürliche Muskelkontraktionen, die durch die Stimulation ausgelöst wurden, was bestätigte, dass taktile Reize tatsächlich Reaktionen auf Muskelebene hervorriefen.

Das EKG zeigte keine signifikanten Auffälligkeiten. Unter den Studienbedingungen (Armregion, erlebnisorientierte Aufgaben, individuell angepasste Komfortniveaus) waren die Sicherheitssignale günstig.

Im Gegensatz zu subjektiven Angaben lieferten die Biosignale numerische Daten, die es uns ermöglichten, Wirksamkeit und Sicherheit gleichzeitig zu beurteilen. Wichtig ist, dass das hier verwendete EMG/EKG-Modell dem entspricht, was wir in der Forschung mit ElecSil-Elektroden etabliert haben, und somit die Konsistenz der Interpretation stärkt.

Was die Daten uns verrieten


Wirksamkeitspotenzial Die zentrale Forschungsfrage war, ob VR sich von einer „rein visuellen/auditiven Erfahrung“ zu einem „Training, das als realitätsnah wahrgenommen wird“, entwickeln kann. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass taktile Elemente auf Basis von EMS diesen Übergang tatsächlich unterstützen können.

Mehr als die Hälfte der Teilnehmer bestätigten ein stärkeres Eintauchen in die Spielwelt, wenn visuelle Ereignisse und taktiles Feedback synchronisiert wurden.

Die Erwartungen waren besonders hoch bei Szenarien, die sofortige Empfindungen erforderten, wie Kollisionen oder Aufpralle.

Dennoch bleiben Anzeichen von Unbehagen bestehen, was die Notwendigkeit einer Optimierung von Stimulationsort, Wellenform und Intensität unterstreicht.

Berichte über Diskrepanzen und Unbehagen im Zusammenhang mit der Komfortoptimierung unterstreichen die Wichtigkeit der Feinabstimmung von Stimulationsparametern wie Position, Wellenform, Intensität und Dauer, um diese besser an anatomische Bewegungen und Szenenmerkmale anzupassen.

Sicherheit: Unter den gegebenen Forschungsbedingungen waren die auf EMG und EKG basierenden Sicherheitssignale positiv. Für eine breitere Verallgemeinerung sind jedoch Tests mit größeren Stichproben und längeren, komplexeren Aufgabenstellungen erforderlich.

Nächste Schritte: Hin zu einem realistischeren Training


Die Stimulationsstellen sollen so erweitert werden, dass sie besser mit den tatsächlichen anatomischen Bewegungen übereinstimmen.

Erstellen Sie eine detailliertere Wellenformbibliothek für optimierten Komfort.

Das System sollte in verschiedenen Trainingsszenarien angewendet werden, um seine Vielseitigkeit zu bewerten.

Zusätzlich zu EMG und EKG sollten weitere Biosignale einbezogen werden, um mehrschichtige Sicherheitsdaten zu erfassen.

Die Forschungs- und Entwicklungsprinzipien von ElecSil – wie z. B. die Konsistenz der Elektrodenplatzierung und die Kontaktstabilität – werden auf erweiterte Stimulationsbereiche und die Komfortoptimierung angewendet.

Entwerfen Sie ein spezielles ElecSil-basiertes Pilotprotokoll, um die Übereinstimmung mit den aktuellen Ergebnissen schrittweise zu validieren.

Verbindung zurück zu ElecSil

ElecSil von Wave Company bezeichnet unsere leitfähige Silikonelektrode und die damit verbundene intelligente Forschung und Entwicklung. Die Anwendungsgebiete lassen sich zusammenfassen als elektrische Stimulation (EMS) und Biosignalmessung (EKG, EMG).

Diese Studie konzentrierte sich ebenfalls auf taktiles Feedback durch elektrische Stimulation und simultane EMG/EKG-Überwachung – ein Bereich, der sich direkt mit dem Technologiespektrum von ElecSil überschneidet. Anders ausgedrückt: Forschungsthema und Methodik sind eng mit ElecSil verknüpft, sodass wir eine gemeinsame Anwendungsgrundlage schaffen können.

Darüber hinaus liefern die Ergebnisse zu Immersion, Komfort und Sicherheit wertvolle Referenzpunkte für die Parameterauslegung – wie Wellenform, Intensität, Dauer und Stimulationsort. Diese Erkenntnisse ergänzen die Prinzipien von ElecSil hinsichtlich konsistenter Elektrodenplatzierung, Kontaktstabilisierung und Signalqualitätskontrolle und bieten somit Orientierung für zukünftige Anwendungen im haptischen Training.

Abschluss

Durch diese Forschung konnten wir den Kernpunkt unserer Untersuchung bestätigen: die Möglichkeit, VR von „bloßem Training in VR“ zu „Training, das sich real anfühlt“ weiterzuentwickeln.

Die Ergebnisse zeigen, dass, wenn EMS-basierte taktile Elemente mit dem richtigen Timing und der richtigen Textur kombiniert werden, das Realismusempfinden der Nutzer der realen Welt einen Schritt näher kommen kann.

Hiermit endet unsere zweiteilige Serie, in der wir den Forschungsprozess und die Ergebnisse der Wave Company vorgestellt haben.

Vielen Dank, dass Sie sich bis zum Schluss durch diese komplexen Themen gelesen haben! Wir versprechen, unsere Arbeit weiter voranzutreiben und freuen uns darauf, Ihnen bald unsere nächsten Neuigkeiten präsentieren zu können. 🙌

Referenzen

Kim Daejun, Implementierung von Virtual-Reality-Schulungsinhalten mithilfe haptischer Geräte

Externe Berichte der Wave Company über leitfähige Silikonelektroden von ElecSil

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