La mayoría de las interfaces hápticas hoy en día se limitan a vibraciones simples. Si bien las pantallas visuales y los sistemas de audio han seguido progresando, aquellos que usan nuestro sentido del tacto se han estancado en gran medida. Ahora, los investigadores han desarrollado un hápticos sistema que crea más complejo retroalimentación táctil. Más allá de solo zumbar, el dispositivo simula sensaciones como pellizcar, estirarse y tocar para una experiencia más realista.
“La sensación de tacto es la conexión más private que puede tener con otro individuo”, cube John Rogersprofesor en Universidad del Noroeste En Evanston, Illinois, que dirigió el proyecto. “Es realmente importante, pero es mucho más difícil que el audio o el video”.
Co-dirigido por Rogers y Yonggang Huangtambién profesor en Northwestern, la obra está en gran medida orientado a aplicaciones médicas. Pero la tecnología podría usarse en una amplia gama de usos, incluido realidad digital o aumentada y la capacidad de sentir la textura de la tela de ropa u otros artículos mientras compra en línea. La investigación fue publicado en el diario Ciencia el 27 de marzo.
Un sentido del tacto matizado
Las interfaces hápticas de hoy dependen principalmente de la vibración actuadoresque son bastante simples de construir. “Es un gran lugar para comenzar”, cube Rogers. Pero ir más allá de la vibración podría ayudar a agregar la vitalidad de las interacciones del mundo actual a la tecnología, agrega.
Estos tipos de interacciones requieren fuerzas mecánicas más sofisticadas, que incluyen una combinación de ambas fuerzas normales dirigidas perpendiculares a la superficie de la piel y las fuerzas de corte dirigidas paralelas a la piel. Ya sea a través de la vibración o la aplicación de presión, las fuerzas dirigidas verticalmente a la piel han sido el foco principal de los diseños hápticos, según Rogers. Pero estos no involucran completamente los muchos receptores incrustados en nuestra piel.
Los investigadores tenían como objetivo construir un actuador que ofrezca plena libertad de movimiento, que lograron con “física muy antigua”, cube Rogers, a saber, electromagnetismo. El diseño básico del dispositivo consta de tres bobinas de cobre anidadas y un pequeño imán. Correr corriente a través de las bobinas genera un campo magnético que luego mueve el imán, que ofrece fuerza hacia la piel.
“Lo que hemos reunido es una realización de ingeniería [of the physics] Eso proporciona un sistema de entrega de fuerza muy compacto y ofrece una programabilidad completa en la dirección, la amplitud y las características temporales ”, cube Rogers. Para una configuración más elaborada, los investigadores también desarrollaron una versión que utiliza una colección de cuatro imanes con diferentes orientaciones de polos norte y sur. Esto crea sensaciones aún más complejas de pellizcar, estiramiento y retorcimiento.
Hápticos a su alcance, o en cualquier lugar
Debido a que las yemas de los dedos son altamente sensibles, solo se necesitan pequeñas fuerzas para esta aplicación. John A. Rogers/Northwestern College
Aunque gran parte del trabajo anterior en hápticos se ha centrado en las yemas de los dedos y las manos, estos dispositivos podrían colocarse en otras partes del cuerpo, incluida la espalda, el pecho o los brazos. Sin embargo, estas aplicaciones pueden tener diferentes requisitos. En comparación con lugares como la parte posterior, las yemas de los dedos son altamente sensibles, tanto en términos de la fuerza necesaria como la densidad espacial de los receptores.
“Las yemas de los dedos son probablemente las más desafiantes en términos de densidad, pero son más fáciles en términos de las fuerzas que necesita entregar”, cube Rogers. En otros casos de uso, la entrega de suficiente energía puede ser un desafío, reconoce.
La fuerza posible también puede estar limitada por el tamaño de las bobinas, cube Gregory gerlinga ingeniería de sistemas Profesor de la Universidad de Virginia y ex presidente del Comité Técnico de Hápticos de IEEE. El tamaño de la bobina dicta cuánta fuerza puede generar, y en cierto punto, el dispositivo no se puede usar. Sin embargo, él cree que es suficiente para VR aplicaciones.
Gerling, un miembro senior de IEEE, encuentra el uso de magnetismo En múltiples direcciones interesantes. En comparación con otros enfoques que se basan en hidráulica o presión del aire, este sistema no requiere fluidos o gases de bombeo. “Puedes estar un poco sin ataduras”, cube Gerling. “En normal, es un dispositivo muy interesante y novedoso, y tal vez lleva el campo en una dirección ligeramente nueva”.
Aplicaciones en VR, neuropatía y más
La aplicación más clara del dispositivo probablemente esté en digital o realidad aumentadacube Rogers. Estos entornos ahora tienen entradas de audio y video altamente sofisticadas, “pero el componente táctil de esa experiencia sigue siendo un trabajo en progreso”, cube.
Sin embargo, su laboratorio se centra principalmente en aplicaciones médicas, incluida la sustitución sensorial por los pacientes que han perdido la sensación en una parte del cuerpo. Una interfaz háptica compleja podría reproducir la sensación en otra parte del cuerpo.
Por ejemplo, el daño nervioso en personas con neuropatía diabética les dificulta caminar sin mirar sus pies. El laboratorio está experimentando colocando una matriz de sensores de presión En la base de los zapatos de estos pacientes, luego reproduciendo el patrón de presión utilizando una matriz háptica montada en la parte superior de sus muslos, donde todavía tienen sensación. Los investigadores están trabajando con Un centro de rehabilitación en Chicago Para probar el enfoque, principalmente con esta población.
Continuar desarrollando estas aplicaciones médicas será un enfoque en el futuro, cube Rogers. En términos de ingeniería, le gustaría miniaturizar aún más el actuadores hacer posibles matrices densas en regiones del cuerpo como las yemas de los dedos.
Sentir la música
Además, los investigadores exploraron la posibilidad de usar el dispositivo para aumentar el compromiso en actuaciones musicales. Además de quizás sentir vibraciones de la línea de bajo, las actuaciones generalmente dependen de la vista y el sonido. Agregar un elemento táctil podría hacer una experiencia más inmersiva o ayudar a las personas con discapacidad auditiva Interiértase en la música.
Con la tecnología precise, los actuadores vibratorios básicos pueden cambiar la frecuencia de la vibración para que coincida con las notas que se juegan. Si bien esto puede transmitir una melodía easy, carece de la riqueza de diferentes instrumentos y componentes musicales.
El actuador de Freedom of-Movement de los investigadores puede transmitir un sonido más vibrante. La voz, la guitarra y la batería, por ejemplo, se pueden convertir en un mecanismo de entrega para una fuerza specific. Al igual que con la vibración sola, la frecuencia de cada fuerza puede modularse para que coincida con la música. El experimento fue exploratorio, cube Rogers, pero explota las capacidades avanzadas del sistema.
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