Haptic Technology คืออะไร ? รู้จักเทคโนโลยีสร้างสัมผัสสมจริงที่ปลายนิ้ว !

Haptic Technology คืออะไร ? รู้จักเทคโนโลยีสร้างสัมผัสสมจริงที่ปลายนิ้ว ! 

ทุกคนเคยสังเกต หรือไม่ ? เวลาที่เราเล่นเกมบนคอนโซลแล้วจอยสติ๊กของเราสั่น รู้สึกถึงแรงสะเทือน, อาจนุ่มนวล หรือกระแทกเบา ๆ ราวกับสัมผัสสิ่งของในเกม หรือข้อความเข้าแล้วโทรศัพท์ของเราสั่นได้ ซึ่งแนวคิดที่อยู่เบื้องหลังเหตุการณ์เหล่านี้ ก็คือ "Haptic Technology" หรือภาษาไทยก็คือ "เทคโนโลยีสัมผัส" นั่นเอง

ภาพจาก : https://www.orientsoftware.com/blog/haptic-technology/

Haptic Technology เป็นระบบที่ช่วยให้ผู้ใช้สามารถรู้สึกถึงแรงกระทำบางอย่างผ่านอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้ ซึ่งการรับรู้เหล่านี้ไม่ได้เกิดขึ้นโดยบังเอิญ แต่เป็นผลจากการทำงานร่วมกันของ ฮาร์ดแวร์ (Hardware) และ ซอฟต์แวร์ (Software) ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะ

ดังนั้น ในบทความนี้จะพาทุกคนไปดูความหมาย, หลักการทำงาน, ประเภทของ Haptic ตัวอย่างการใช้งาน และข้อดี-ข้อสังเกต ของ Haptic Technology เพื่อทำความเข้าใจถึงศักยภาพของเทคโนโลยีนี้อย่างชัดเจน ...

เทคโนโลยีสัมผัส คืออะไร ? (What is Haptic Technology ?)

Haptic Technology หรือถ้าแปลตรงตัวเลยก็คือ เทคโนโลยีที่ให้การรับรู้ทางสัมผัส ซึ่งเป็นระบบที่พัฒนาขึ้นเพื่อจำลองความรู้สึกทางกายภาพ เช่น การสั่น, แรงกด, แรงดึง หรือแรงต้าน ผ่านอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เพื่อให้ผู้ใช้งานสามารถ "รู้สึก" ได้ถึงแรงกระทำต่าง ๆ ขณะใช้งานอุปกรณ์ ไม่ว่าจะเป็นหน้าจอสัมผัสของโทรศัพท์, เกมวีอาร์ (VR Games) ,วิดีโอเกม หรือที่น่าสนใจอย่างการผ่าตัดทางไกล

ภาพจาก : https://thenextweb.com/news/this-haptic-device-uses-strings-to-let-you-feel-objects-in-vr

พื้นฐานของเทคโนโลยีนี้คือ การเลียนแบบกระบวนการรับรู้สัมผัสของมนุษย์ ซึ่งอาศัยระบบประสาทสัมผัส (Somatosensory System) บริเวณผิวหนังในการรับข้อมูล และจึงส่งสัญญาณผ่านระบบประสาทไปยังสมองเพื่อแปลผล และตอบสนอง ดังนั้น Haptic Technology ทำหน้าที่เป็น "ตัวกลาง" ระหว่างมนุษย์ กับเครื่องจักร ที่กระตุ้นระบบรับรู้เหล่านี้ด้วยวิธีทางกล (Mechanical Stimulation)

หลักการทำงานของ เทคโนโลยีสัมผัส (How does Haptic Technology work ?)

โดยทั่วไปนั้นฮาร์ดแวร์ที่ใช้ในระบบ Haptic มีหลายรูปแบบ เช่น มอเตอร์แบบหมุน (Eccentric Rotating Mass: ERM), มอเตอร์แบบสั่นในแนวตรง (Linear Resonant Actuator: LRA) หรือระบบที่ใช้คลื่นเสียง และลมในการกระตุ้นสัมผัสอีกด้วย และในส่วนซอฟต์แวร์จะทำหน้าที่ควบคุมความแรง, ความถี่ และจังหวะของแรงสัมผัสให้สอดคล้องกันกับผู้ใช้ และระบบ หรือเกม

ภาพจาก : https://www.ricmotor.com/details/small-vibration-motor

ตัวอย่างการใช้งานที่เราพบได้ทั่วไปได้แก่ ระบบการสั่นเมื่อแตะหน้าจอโทรศัพท์ และปุ่มกดในเกม ที่ตอบสนองด้วยแรงสั่นเมื่อเรากด หรืออุปกรณ์ VR ที่ส่งแรงสะท้อนกลับเมื่อเราจับ หรือชนวัตถุในโลกเสมือน ซึ่งสิ่งเหล่านี้ล้วนเป็นผลจากการออกแบบที่อาศัยหลักการของ Haptic เพื่อให้การโต้ตอบดู “สมจริง” มากที่สุด

ประเภทของ เทคโนโลยีสัมผัส (Types of Haptic Feedback)

ในส่วนประเภทของเทคโนโลยี Haptic ถูกแบ่งออกเป็น 3 ประเภท ตามลักษณะการใช้งาน, ลักษณะการตอบสนอง (Feedback) และวิธีการกระตุ้นความรู้สึก (Modality) ซึ่งแต่ละประเภทมีจุดเด่น และบทบาทที่แตกต่างกัน ดังนี้

จำแนกตามลักษณะการใช้งาน (Base on Usage)

1. แบบจับต้องได้ (Graspable)

ในส่วนนี้จะเป็นอุปกรณ์ที่ผู้ใช้งานต้องถือ หรือจับเอง เช่น จอยสติ๊ก หรือแขนกล ซึ่งให้แรงต้าน และอาจจะเป็นการสั่นสะเทือนกลับมา เพื่อที่จะจำลองความรู้สึกของการจับ, ยก หรือขยับวัตถุ ตัวอย่างการใช้งานที่น่าสนใจคือ ควบคุมหุ่นยนต์ระยะไกลในภารกิจที่มีความเสี่ยงต่อชีวิต เช่น เก็บกู้ระเบิด หรือซ่อมอุปกรณ์ในอวกาศ

ภาพจาก : https://th.aliexpress.com/item/1005004642095872.html?gatewayAdapt=glo2tha

2. แบบสัมผัสได้ (Touchable)

ใช้ในอุปกรณ์ที่ตอบสนองต่อการสัมผัสโดยตรง ที่เห็นได้ชัดคือหน้าจอโทรศัพท์มือถือ ซึ่งเกิดการสั่นเมื่อถูกแตะหากเราตั้งค่าไว้ ซึ่งเทคโนโลยีนี้กำลังพัฒนาไปสู่การเลียนแบบพื้นผิว และเนื้อวัสดุ (Haptography) ช่วยอำนวยความสะดวกให้ผู้ใช้งานแพลตฟอร์มช็อปปิ้งออนไลน์สามารถ สัมผัสผ้าเสมือนจริงก่อนตัดสินใจซื้อได้ ซึ่งเป็นประโยชน์มาก

ภาพจาก : https://www.androidpolice.com/2020/11/15/what-are-haptics-and-why-are-they-such-an-important-part-of-your-smartphone-sponsored/

3. แบบสวมใส่ได้ (Wearable)

อุปกรณ์ชนิดนี้จะจำลองแรงสัมผัสผ่านแรงกด, แรงสั่น หรือแม้แต่ความร้อน โดยติดกับร่างกาย เช่น ถุงมือ VR หรือเสื้อแจ็คเก็ตที่สั่นได้

ภาพจาก : https://www.knoxlabs.com/products/quantum-gloves-by-manus

จำแนกตามลักษณะการตอบสนอง (Base on Feedback Type)

1. แรงต้าน (Force Feedback)

ให้ความรู้สึกของแรงกด หรือแรงต้านแบบลึกถึงกล้ามเนื้อ มักใช้ในอุปกรณ์ที่เลียนแบบการเคลื่อนไหวของร่างกาย ตัวอย่างเช่น ชุดโครงกระดูกกล (Exoskeleton) ที่ถูกสร้างขึ้นเพื่อใช้ฝึกทักษะ หรือเอาไปควบคุมหุ่นยนต์แบบละเอียด

ภาพจาก : https://haptic.al/axonvr-envisions-a-world-of-virtual-experiences-identical-to-real-life-5f3598a146d6?gi=188503801171

2. แรงสั่น (Vibrotactile Feedback)

เป็นรูปแบบที่พบบ่อยที่สุด และเป็นแบบที่ง่ายที่สุด ใช้มอเตอร์ขนาดเล็กสร้างแรงสั่น เช่น ในสมาร์ทโฟน, คอนโทรลเลอร์เกม หรือในสมาร์ตวอทช์ ข้อดีคือ ประหยัดต้นทุน และควบคุมง่าย

ภาพจาก : https://www.idoc.eu/guides/en/apple/iphone-6/replacing-the-vibration-motor/150

3. กระตุ้นด้วยไฟฟ้า (Electrotactile Feedback)

ใช้กระแสไฟฟ้ากระตุ้นตัวรับสัมผัสบนผิวหนังโดยตรง เพื่อสร้างความรู้สึกที่ซับซ้อน และหลากหลาย โดยไม่ต้องใช้ชิ้นส่วนกลไกใด ๆ เหมาะกับการจำลองสัมผัสที่ละเอียดอ่อน แต่ยังควบคุมได้ยาก

ภาพจาก : https://www.intechopen.com/chapters/8626

4. แรงสัมผัสจากคลื่นเสียงความถี่สูง (Ultrasonic Feedback)

ใช้คลื่นเสียงอัลตราโซนิกสร้างแรงสัมผัสในอากาศ โดยไม่ต้องสัมผัสตัวอุปกรณ์โดยตรง ทำให้ผู้ใช้รับรู้แรงสะท้อนที่ไม่ต้องแตะต้อง หรือสวมใส่อุปกรณ์ใด ๆ

ภาพจาก : https://euanfreeman.co.uk/ultrasound-haptics/

5. แรงสัมผัสจากอุณหภูมิ (Thermal Feedback)

ใช้แผ่นเปลี่ยนอุณหภูมิที่แนบกับร่างกาย เช่น เพลเทียร์ (Peltier) เพื่อจำลองความร้อน หรือความเย็น มีข้อดีคือ ไม่ต้องการการสั่น หรือการเคลื่อนไหวใด ๆ แต่อาจใช้พลังงานสูง และควบคุมยาก

ภาพจาก : https://www.sameskydevices.com/blog/how-to-design-a-peltier-module-system

จำแนกตามวิธีการกระตุ้นความรู้สึก (Base on Modality)

1. การสั่น (Vibration)

ใช้คลื่นแรงสั่นเพื่อสื่อสารข้อมูลคล้ายกับการจำแนกตามการตอบสนอง แต่อุปกรณ์ที่มีการสั่นไม่ได้หมายความว่าจะเป็น Haptic ทั้งหมด แต่จะต้องมีการออกแบบรูปแบบแรงสั่นเพื่อใช้สำหรับการสื่อสารข้อมูลให้ตรงตามเจตนา

2. การเคลื่อนไหว (Kinesthetic)

ใช้อุปกรณ์ติดตามการเคลื่อนไหวของร่างกาย เช่น ถุงมือ หรือแขนกล เพื่อจำลองการเคลื่อนไหวของวัตถุ

3. ปุ่มเสมือน (Button Simulation)

ใช้เสียง และแรงสั่น เพื่อเลียนแบบความรู้สึกของปุ่มกดเชิงกลจริง ๆ เช่น ปุ่มสวิตช์ไฟในแอปสมาร์ทโฮมที่สร้างเสียงเสมือนว่าผู้ใช้เปิดสวิตช์ไฟจริง ๆ

ภาพจาก : https://www.youtube.com/watch?v=KZeneTkR1Qw

ข้อดี และข้อจำกัดของ เทคโนโลยีสัมผัส (Advantages and Limitations of Haptic Technology)

ข้อดีของ Haptic Technology

1. เพิ่มความสมจริงในการใช้งาน (Enhanced Realism)

Haptic Technology ช่วยให้ผู้ใช้งานรู้สึกถึงแรงกระทำต่าง ๆ ซึ่งทำให้ประสบการณ์สมจริง โดยเฉพาะในระบบ เทคโนโลยีความเป็นจริงเสมือน (VR), เทคโนโลยีความเป็นจริงเสริม (AR) หรือเกมที่เน้นให้ผู้เล่นมีส่วนร่วม

2. เสริมการรับรู้ และการควบคุม (Improved Perception and Control)

การมีแรงตอบสนองช่วยให้ผู้ใช้สามารถควบคุมอุปกรณ์ได้แม่นยำขึ้น ลดความผิดพลาด และเพิ่มความมั่นใจในการใช้งาน เช่น การควบคุมหุ่นยนต์จากระยะไกล ที่มีการสั่นเตือนเมื่อสัมผัสกับวัตถุ

3. เพิ่มการเข้าถึงเทคโนโลยี (Accessibility)

สำหรับผู้ที่มีข้อจำกัดด้านการมองเห็น หรือได้ยิน เทคโนโลยี Haptic ก็สามารถใช้เป็นช่องทางเสริมในการรับรู้ข้อมูลได้เช่นกัน ผ่านแรงสั่นสะเทือน แทนภาพ และเสียง

ข้อจำกัดของ Haptic Technology

1. ต้นทุน และความซับซ้อนในการพัฒนา (High Development Cost and Complexity)

การออกแบบ และพัฒนาอุปกรณ์ Haptic ที่มีความแม่นยำสูงจำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีที่ซับซ้อน, วัสดุที่พิเศษ และงานวิศวกรรมเฉพาะทาง ทำให้ต้นทุนการผลิต และพัฒนาอยู่ในระดับที่สูง

2. ข้อจำกัดทางกายภาพ (Physical Limitations)

บางระบบต้องใช้อุปกรณ์สวมใส่ที่อาจมีขนาดใหญ่ หนัก ไม่สะดวกในการใช้งานต่อเนื่อง 

3. ข้อจำกัดของแรงตอบสนอง (Feedback Precision Limit)

แม้เทคโนโลยีจะก้าวหน้า แต่ก็ยังมีข้อจำกัดในการจำลองสัมผัสที่ซับซ้อนอยู่ ยิ่งพื้นผิวที่ละเอียดมากต้องการความแม่นยำสูง ทำให้บางการใช้งานยังไม่สามารถเลียนแบบสัมผัสจริงได้ 100%

4. ความเข้ากันได้กับระบบอื่น (Compatibility Issue)

อุปกรณ์ Haptic บางประเภทอาจไม่สามารถทำงานร่วมกับแพลตฟอร์ม หรือแอปพลิเคชันทั่วไปได้ ต้องมีการปรับแต่งระบบพัฒนาแยกเฉพาะ ซึ่งไม่สะดวกในการใช้งาน

ตัวอย่างการประยุกต์ใช้ เทคโนโลยีสัมผัส (Application of Haptic Technology)

1. การแพทย์ (Healthcare)

ในวงการแพทย์ Haptic Technology มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่ง โดยเฉพาะในยุคที่การรักษาทางไกล (Telemedicine) และการผ่าตัดผ่านระบบเสมือน (Remote Surgery) กำลังเติบโต เทคโนโลยี Haptic เข้ามาช่วยเติมเต็ม "การรับรู้ทางกายภาพ" ที่ขาดหายไปในการรักษาระยะไกล ผ่านการจำลองแรงกด และแรงสัมผัส ที่แพทย์สามารถรับรู้ได้แม้ไม่ได้อยู่ใกล้ผู้ป่วยโดยตรง

ตัวอย่างการใช้งานที่พัฒนาไปแล้ว เช่น 

ถุงมือเสมือน (VR Surgical Glove)

ใช้ในการฝึกผ่าตัดผ่านเทคโนโลยีเสมือนจริง แพทย์สามารถรับแรงต้านจากเนื้อเยื่อเสมือนในระหว่างฝึกหัตถการได้

ภาพจาก : https://www.senseglove.com/three-research-examples-with-vr-haptic-gloves/

อุปกรณ์ผ่าตัดแบบมีแรงตอบสนอง (Force-Feedback Surgical Tool)

ใช้ในการผ่าตัดแบบแผลเล็ก (Minimally Invasive Surgery) ซึ่งโดยปกติแพทย์จะไม่รู้สึกถึงแรงสัมผัสโดยตรง ทำการติดตั้งเซนเซอร์ และ Haptic Actuator ที่ช่วยส่งแรงตอบกลับเพื่อเพิ่มความแม่นยำในการผ่าตัด

ภาพจาก : https://www.odtmag.com/breaking-news/study-demonstrates-the-power-of-haptic-feedback-to-improve-surgical-education-patient-outcomes/

2. วิดีโอเกม (Video Game)

ในอุตสาหกรรมเกม Haptic Technology เป็นหนึ่งในกลไกที่สร้างประสบการณ์การเล่นให้สมจริงมากยิ่งขึ้น โดยเริ่มต้นจากอุปกรณ์เสริมพื้นฐานอย่างจอยที่สั่นได้ในยุค 90 ไปจนถึงเทคโนโลยีล่าสุดในจอยคอนโทรลเลอร์ยุคใหม่ ๆ

ตัวอย่างที่ชัดเจน ได้แก่

คอนโทรลเลอร์ DualSense ของ PlayStation 5

ใช้ระบบ Haptic Feedback ขั้นสูงที่สามารถจำลองแรงสั่นในระดับต่าง ๆ เช่น การกดปุ่มที่มีแรงต้านเฉพาะ หรือความรู้สึกของ “ฝนตก” ผ่านแรงสั่นละเอียด ๆ ที่ปลายนิ้วผู้เล่น

ภาพจาก : https://www.asurion.com/connect/tech-tips/how-to-connect-ps5-controller-to-pc/

ระบบแรงต้านแบบแปรผัน (Adaptive Trigger)

ทำให้ผู้เล่นรู้สึกถึงแรงต้านเมื่อยิงปืน หรือดึงคันธนูในเกม ทำให้การควบคุมมีมิติทางกายภาพที่สมจริงมากขึ้น

ภาพจาก : https://www.nme.com/news/gaming-news/ps5-controller-teardown-shows-its-adaptive-triggers-in-action-2808722

แนวโน้ม และอนาคตของ เทคโนโลยีสัมผัส (Future Trend of Haptic Technology)

แม้ว่าเทคโนโลยี Haptic จะมีจุดเริ่มต้นมานานกว่าหลายทศวรรษแล้ว แต่พัฒนาการในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาได้ทำให้เทคโนโลยีนี้ก้าวกระโดดอย่างชัดเจน จากเดิมที่ใช้เพียงเพื่อเพิ่มความรู้สึกในเกม หรืออุปกรณ์พกพา ปัจจุบัน Haptic กลายเป็นหนึ่งในองค์ประกอบของเทคโนโลยียุคใหม่

แนวโน้มในอนาคตชี้ให้เห็นว่า Haptic จะมีบทบาทที่กว้างขึ้น จากที่ได้เห็นกันไปว่า Haptic Technology ถูกนำมาใช้ไม่ว่าจะเป็นในเชิงการแพทย์ และการนำไปควบคุมหุ่นยนต์ ซึ่งทำให้เห็นประโยชน์ของ Haptic ที่มากกว่าการเล่นเกมไปอีก

การวิจัยในปัจจุบันมุ่งไปที่การพัฒนาอุปกรณ์ที่มีความแม่นยำมากขึ้น, ขนาดเล็กลง และสามารถถ่ายทอดความรู้สึกที่ซับซ้อนกว่าเดิมได้ อย่างเช่น ให้ความรู้สึกถึง พื้นผิววัสดุ, ความร้อน หรือแรงดันอย่างละเอียดมากขึ้น ทำให้ Haptic กำลังจะกลายเป็นช่องทางหลักในการสร้างความรู้สึกเชิงดิจิทัล ที่สมจริงมากยิ่งขึ้น