Nueva manga háptica tejida simula un tacto realista

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Los dispositivos hápticos portátiles, que proporcionan una respuesta táctil, pueden proporcionar experiencias más realistas en realidad virtual, ayudar con la rehabilitación y crear nuevas oportunidades para la comunicación silenciosa.

Actualmente, la mayoría de estos dispositivos dependen de la vibración, ya que los dispositivos hápticos basados en la presión generalmente requerían que los usuarios usaran exoesqueletos rígidos u otras estructuras voluminosas.

Ahora, investigadores de Stanford Engineering han diseñado una manga tejida cómoda y flexible, llamada Haptiknit, que puede proporcionar una respuesta háptica realista basada en la presión.

Su diseño muestra que la presión puede ser más efectiva que la vibración para algunas aplicaciones y es el primer paso hacia una nueva categoría de dispositivos hápticos.

“Un dispositivo como este abre muchas posibilidades nuevas para las interfaces de usuario: cómo experimentamos los entornos virtuales, cómo experimentamos la comunicación remota“, dijo Allison Okamura, profesora de Ingeniería Richard W. Weiland en Stanford y autora principal del artículo. “Es mucho más liviano, usable y cómodo”.

Okamura y sus colegas diseñaron un sistema neumático alimentado por batería con actuadores de presión que eran básicamente pequeñas bolsas inflables que podían llenarse rápidamente de aire.

Pero necesitaban una forma de mantener esas bolsas contra la piel sin usar un exoesqueleto pesado.

“Si pones aire en un globo cerca de tu piel pero no lo anclas allí, se expandirá en todas direcciones“, dijo Cosima du Pasquier, investigadora postdoctoral en Stanford y primera autora del artículo.

“Vas a desperdiciar la mayor parte del potencial de inflación”.

Du Pasquier, que hace ropa como pasatiempo, se dio cuenta de que el tejido de punto podría ser la respuesta.

Los investigadores diseñaron un tejido blando que sería rígido en algunas áreas (creando un respaldo inflexible para mantener los actuadores de presión contra la piel) y flexible donde fuera necesario para permitir el movimiento y la comodidad.

Trabajaron con un equipo del Laboratorio de Ensamblaje Suave del MIT para fabricar el prototipo de manga Haptiknit en una máquina de tejer, con espacio para ocho actuadores dispuestos en dos filas.

La mayor parte de la manga estaba tejida con nailon y algodón, pero las zonas que cubrían cada actuador también incluían una fibra termoplástica.

Una vez terminado el tejido, los investigadores utilizaron calor para derretir las fibras termoplásticas y hacer que se endurecieran, endureciendo esas zonas.

“Un desafío en el campo de la robótica blanda es cómo se unen algo duro y algo blando: tienden a deslaminarse“, dijo Okamura.

“Pero poner estas fibras en el tejido hace que la transición de las partes duras a las partes blandas sea totalmente perfecta, porque es una tela continua”.

Los investigadores probaron el prototipo Haptiknit con 32 usuarios.

Descubrieron que las personas podían discernir con mayor precisión la ubicación de los toques individuales de los actuadores de presión que de un dispositivo vibratorio dispuesto de manera similar.

Okamura y sus colegas también intentaron inflar los actuadores consecutivamente a diferentes velocidades para intentar crear la sensación de una caricia agradable, en lugar de toques discretos (o la sensación potencialmente desagradable de una araña trepando por el brazo).

En general, los participantes encontraron que una indentación más rápida y superpuesta imitaba la sensación de un golpe continuo, lo opuesto a lo que los investigadores habían encontrado para la vibración.

La tercera prueba fue para ver si los participantes podían reconocer seis emociones (atención, gratitud, felicidad, calma, amor y tristeza) transmitidas a través de señales de presión.

Los investigadores utilizaron patrones táctiles establecidos en investigaciones anteriores y encontraron que los participantes generalmente adivinaban correctamente con una tasa mayor que la del azar, aunque los gestos para “calmar” y “amor” se confundían fácilmente.

En general, los participantes encontraron que las sensaciones de Haptiknit eran igual o más agradables que las causadas por las vibraciones.

También describieron el prototipo de funda como cómodo y fácil de usar, lo que es prometedor para usos más a largo plazo.

“Lo que fue particularmente interesante fue que había una correlación entre si alguien había probado un dispositivo háptico antes y qué tan bien calificaban la comodidad de nuestra funda“, dijo du Pasquier.

“Esencialmente, si habían probado otros dispositivos hápticos, calificaron nuestras fundas mucho más alto”.

Con dispositivos hápticos más ligeros y cómodos, los investigadores están imaginando nuevas oportunidades para transmitir información a través del tacto.

Haptiknit podría utilizarse para ayudar en la navegación, la comunicación militar e incluso en el adiestramiento de perros, dijo du Pasquier.

Okamura, du Pasquier y sus colegas están trabajando en el perfeccionamiento y la optimización de sus patrones de tejido, así como en la creación de dispositivos a mayor escala (quizás incluso un traje completo) para interacciones de realidad virtual.

También esperan incorporar este trabajo en dispositivos de asistencia que puedan ayudar a las personas a moverse o ayudar en la rehabilitación.

“Podemos utilizar esto para empezar a probar cómo las personas realmente interpretan y responden a este tipo de información háptica“, dijo Okamura.

“Ya sea que el propósito sea entretenimiento, comunicación, entrenamiento o asistencia física, esto realmente acerca estos dispositivos portátiles a cosas que la gente realmente podría querer usar en su vida cotidiana“.

Fuente: Science Robotics