Genuina känslor och rörelser via internet

Föreställ dig en äkta kram som du fysiskt kan känna på avstånd. Med haptisk robotik vill forskare överbrygga klyftan mellan kropp och sinne. Tekniken kan revolutionera människans interaktion med omvärlden inom områden som rehabilitering och utbildning.

Det handlar om sinnenas internet; att kunna förmedla känslor mellan robotar, maskiner och människor, eller direkt mellan människor över internet.
– Vår målsättning är att utveckla kroppsburna, tunna material för att förmedla känslor som berör och skapar en kroppslig upplevelse, och rörelser med praktisk information som användaren kan känna av, trots att avståndet kan vara långt, säger Klas Hjort, professor i materialvetenskap med inriktning mot mikrosystemteknik, vid Uppsala universitet.

Världsledande
Han leder projektet Hårdvara för energieffektiva kroppsnätverk. Klas Hjort är en del av en större forskargrupp inom området informations-, kommunikations- och systemteknik. I projektet ingår ytterligare tre grupper med världsledande forskare: Thiemo Voigt, professor i trådlösa sensornätverk vid Uppsala universitet samt Kristina Höök och Madeline Balaam, bägge professorer i interaktionsdesign vid KTH.
– Vi arbetar med haptiska tekniker som kan komma att påverka stora delar av samhället på ett genomgripande sätt. Det handlar om att skapa förutsättningar för att interagera med vår omvärld, inte bara genom intellektet, vår syn och vår hjärna, utan även genom våra fysiska kroppar och alla våra sinnen, säger Klas.
Haptik är läran om effekterna av beröring och kroppsrörelser. Mikroteknik är ett samlingsnamn på tekniker som syftar till att forma strukturer som är mellan 1 och 1000 mikrometer. För att få en känsla för hur pyttesmå mekaniska komponenter som Klas arbetar med, kan man jämföra med ett hårstrå som är cirka 100 mikrometer tjockt.
– Idag använder vi manualer och videor för att förklara och instruera hur man praktiskt ska utföra olika saker. Men om vi i stället skulle lyckas förmedla känslor och praktisk rörelseinformation via kroppsburna nätverk, så skulle det kunna revolutionera områden som sjukvård, rehabilitering, ergonomi, utbildning och kommunikation, för att inte tala om konst och underhållning.
För att lyckas skapa haptiska och kroppsburna robotmaterial behövs små konstgjorda muskler, tillsammans med trådlösa givare som kan läsa av såväl kroppens rörelser och hållning som hur de konstgjorda musklerna interagerar med kroppen.
Tekniken kan exempelvis göra det möjligt att överföra en fysioterapeuts instruktioner och rörelser till en patients kropp, även utanför behandlingsrummet. Patienten skulle därmed kunna träna på egen hand, utan risk för att göra fel rörelser. Blivande fysioterapeuter skulle även i sin utbildning kunna använda tekniken och förstärka sitt lärande med hjälp av alla sinnen, inte bara genom att studera teoretisk kunskap. Vägen går via robottextilier som härmar mänskliga muskelfibrer, menar Klas Hjort.
– Vi har kontakt med flera svenska företag, exempelvis ett verkstadsföretag som vill använda tekniken för att på distans bättre kunna instruera användare hur man praktiskt och ergonomiskt använder olika typer av redskap och verktyg.

Kram på distans
Tekniken kan även användas inom pedagogisk träning inom dans och sport, men också inom äldreomsorgen.
– Tänk om det under covid-pandemin hade kunnat gå att förmedla känslor av beröring, att exempelvis ge en äkta kram till äldre på särskilda boenden, då hade vi kanske kunnat minska isolering och ensamhet, säger Klas.
Baserat på tekniken har forskargruppen utvecklat en slags dräkt för överkroppen som ger bäraren rörelseåterkoppling och känsloupplevelser. Dräkten består av robotmaterial med små slangar som liknar trådar och är 0,6 till 2 millimeter tjocka. Muskeltrådarna kan stickas eller vävas in i olika typer av system och material för att driva pneumatiska aktuatorer (små konstgjorda muskler) som påverkar användaren med hjälp av tryckluft.
– Strukturerna är starka. Tre sådana trådar kan lyfta cirka två kilo, och trettio trådar räcker för att ge en rejäl bamsekram om du sätter dem runt kroppen. Med om vi ska lyckas utveckla material för att ha det på vår kropp, måste vi övervinna utmaningarna. De konstgjorda musklerna drar normalt mycket energi och en hel del av vår forskning handlar om att utveckla hållbara, klimatsmarta och energisnåla lösningar. Om mindre än tio år hoppas jag att tekniken är på plats för att kunna användas i samhället. Det kommer att kunna bli samhällsgenomgripande, säger Klas Hjort.