Taktiles Feedback mittels Luft zur multimodalen Interaktion

Abstract

Die Ausgabe von taktilem Feedback bietet viele Möglichkeiten, um die Interaktion zwischen Men- schen und Computern zu verbessern. Durch den technologischen Fortschritt im Bereich der Freihand- Interaktion können Eingaben getätigt werden, ohne den Körperkontakt zu Eingabegeräten voraus- zusetzen. Das ermöglicht eine Vielzahl von neuen Interaktionsmethoden ohne Einschränkung der Bewegungsfreiheit der Benutzer. Die Ausgabe von taktilem Feedback ist dabei herausfordernd, da viele Systeme, entgegen der Grundidee der kontaktlosen Interaktion, durch die Ausgabegeräte neue Berührungspunkte herstellen oder die Bewegungsfreiheit einschränken. Die gezielte Ausgabe von Luftstößen auf die Hand von Benutzern ist eine Möglichkeit die Freihand-Interaktion und taktiles Feedback zu vereinen. In dieser Diplomarbeit werden existierende Arbeiten über taktiles Feedback und Luft-Feedback analysiert. Dazu werden die technischen Eigenschaften und Limitierungen von Druckluft untersucht und auf dieser Basis ein Luftstoß-Ausgabeprototyp erstellt. Mit diesem Prototyp werden die Möglichkeiten zur Informationscodierung durch die Luftausgabe der Freiheitsgrade Dauer, Frequenz und Muster getestet. Die daraus gezogenen Erkenntnisse helfen den Design-Space von Luft-taktilem Feedback näher zu beschreiben. Im zweiten Teil der Arbeit wird ein prototypisches System zur Luft-taktilen Ausgabe bei der Interaktion mit Freihandgesten vorgestellt und anhand einer Benutzerstudie evaluiert. In der Benutzerstudie wird getestet inwiefern das Zielen und Treffen durch Luftausgaben verbessert werden kann. Die Ergebnisse zeigen, dass die Luftausgabe Potential besitzt als taktile Ausgabemodalität eingesetzt zu werden.

The output of tactile feedback offers many ways to improve the interaction between humans and computers. Due to the technological progress in the area of free-air interaction, inputs can be done without physical contact to input devices. This allows a variety of new interaction methods, without limiting the freedom of movement for the user. The output of tactile feedback is challenging because many systems, contrary to the basic idea of the non-contact interaction, establish new points of contact or restrict the freedom of user movement. The specific issue of air-jets on the users hands is one way to unite free-air interaction and tactile feedback. In this thesis we analyzed existing work on tactile feedback and air-feedback. Furthermore, we examined the characteristics of compressed air and technical solutions to be able to build an air-jet based output prototype. Based on this prototype we conducted a user study to research the possibilities to encode messages with air-jet tactile outputs for the parameters frequency, duration and spacial patterns. With these results it is possible, to get a better understanding of the design-space of air-tactile feedback. For the second part of this work, we propose a protypical implementation of an air tactile enhanced free-air interaction system and present the evaluation based on a user study. The results show that air tactile feedback has the potential to be used as a tactile output modality.