Uni Bayreuth

Forscher steuern mit Schallwellen schwebende Objekte

Der LeviCursor lässt kleine Objekte abhängig von den Bewegungen einer Fingerspitze durch den Raum schweben.

Die Position von Gegenständen mit einem Computer kontrollieren zu können, ist eine Vision, die unter dem Schlagwort „Ultimate Display“ seit mehr als 50 Jahren die IT-Forschung fasziniert. Doch erst heute rückt dieses Ziel in Reichweite. An der Universität Bayreuth arbeiten Prof. Dr. Jörg Müller und sein Team an einem Verfahren, mit dem sich die räumliche Position winziger Partikel mit hoher Präzision steuern lässt. Ihre neueste Entwicklung haben sie vor Kurzem auf einer Konferenz in Tokio vorgestellt: den LeviCursor, der kleine Objekte – wie von einer Zauberhand geführt – abhängig von den Bewegungen einer Fingerspitze durch den Raum schweben lässt, ohne dass sie dabei berührt werden. Das von den Bayreuther Forschern entwickelte interaktive System, das diese scheinbare Magie ermöglicht, arbeitet mit Ultraschallwellen. Auf zwei horizontalen, im Abstand von rund 20 Zentimetern übereinander befestigten Platten befinden sich winzige, eng benachbarte Lautsprecher (Transducer). Diese erzeugen von unten und von oben her Ultraschallwellen, sodass die Partikel, die sich im Raum zwischen den beiden Platten befinden, aus entgegengesetzten Richtungen dem Ultraschall ausgesetzt sind. Dadurch können die Objekte, beispielsweise kleine Bälle aus Kunststoff, in einen Schwebezustand versetzt werden. Wenn sich in diesem Ultraschall-Raum die Phasen der Schallwellen nur geringfügig ändern, reicht dies bereits aus, um die Bälle in Bewegung zu versetzen. Der LeviCursor nutzt dieses Phänomen, um die Bewegungen der Bälle gezielt zu steuern. Hierfür wird ein auf der Fingerspitze befestigter optischer Marker (Pointer) eingesetzt. Indem dieser sich im Raum bewegt, verändert er das dreidimensionale Feld der Ultraschallwellen, in welchem ein Kunststoffball oder ein anderes Objekt gleichsam eingeschlossen ist. Dem Team um Prof. Jörg Müller ist es gelungen, ein vom optischen Marker abhängiges Feintuning der Ultraschallwellen zu realisieren – mit dem Ergebnis, dass sich ein Partikel in allen drei Dimensionen parallel zur Fingerspitze bewegt, ohne dass ein direkter physischer Kontakt besteht.