Mejorar la experiencia virtual con la sensación táctil se ha convertido en un tema candente, pero los dispositivos hápticos de hoy en día siguen siendo voluminosos y enredados con cables. Un equipo dirigido por investigadores de la Universidad de la Ciudad de Hong Kong (CityU) desarrolló recientemente un sistema avanzado de interfaz háptica inalámbrica, llamado WeTac, que se usa en la mano, que tiene características suaves, ultradelgadas y recopila datos personalizados de sensaciones táctiles para proporcionar un toque vívido. experiencia en el metaverso.

El sistema tiene potencial de aplicación en juegos, deportes y entrenamiento de habilidades, actividades sociales y controles robóticos remotos. “La retroalimentación táctil tiene un gran potencial, junto con la información visual y auditiva, en la realidad virtual (VR), por lo que seguimos tratando de hacer que la interfaz háptica sea más delgada, más suave, más compacta e inalámbrica, para que pueda usarse libremente en la mano. como una segunda piel”, dijo el Dr. Yu Xinge , profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Biomédica (BME) de CityU, quien dirigió la investigación.

Junto con el profesor Li Wenjung , catedrático del Departamento de Ingeniería Mecánica (MNE), el Dr. Wang Lidai , profesor asociado del Departamento de Ingeniería Biomédica (BME) y otros colaboradores, el equipo del Dr. Yu desarrolló WeTac, un ultraflexible, inalámbrico, sistema integrado de piel VR. Los hallazgos de la investigación se publicaron en la revista científica Nature Machine Intelligence como artículo de portada, titulado " Codificación de información táctil en la mano a través de una interfaz háptica inalámbrica integrada en la piel ".

Parche de mano liviano, inalámbrico y portátil en lugar de guantes voluminosos

Los guantes hápticos existentes se basan principalmente en bombas voluminosas y conductos de aire, alimentados y controlados a través de un montón de cables, que dificultan gravemente la experiencia inmersiva de los usuarios de realidad virtual y realidad aumentada (AR). El WeTac recientemente desarrollado supera estas deficiencias con su sistema electrotáctil inalámbrico suave, ultrafino e integrado en la piel.

El sistema consta de dos partes: una unidad de controlador suave miniaturizada, unida al antebrazo como panel de control, y un parche manual de electrodos a base de hidrogel como interfaz háptica.

Toda la unidad del controlador pesa solo 19,2 gy es lo suficientemente pequeña (5 cm x 5 cm x 2,1 mm) para montarla en el brazo. Utiliza comunicación inalámbrica Bluetooth de baja energía (BLE) y una pequeña batería recargable de iones de litio. El parche de la mano tiene un grosor de solo 220 µm a 1 mm, con electrodos en la palma. Muestra una gran flexibilidad y garantiza una retroalimentación efectiva en varias poses y gestos.

El dispositivo de alta densidad de píxeles proporciona una experiencia personalizada

“La estimulación electrotáctil es un buen método para brindar un toque virtual efectivo a los usuarios”, explicó el Dr. Yu. “Sin embargo, dado que las personas tienen diferentes sensibilidades, la misma fuerza de retroalimentación puede sentirse de manera diferente en las manos de diferentes usuarios. Por lo tanto, debemos personalizar los parámetros de retroalimentación en consecuencia para proporcionar una herramienta universal para todos los usuarios para eliminar otro cuello de botella importante en la tecnología háptica actual”.

La característica ultra suave de WeTac permite mapear fácilmente las corrientes de umbral para que los usuarios individuales determinen los parámetros optimizados para cada parte de la mano. En función de los datos de umbral personalizados, la retroalimentación electrotáctil se puede enviar a cualquier parte de la mano a pedido en un rango de intensidad adecuado para evitar causar dolor o ser demasiado débil para sentirla. De esta manera, la información táctil virtual, incluidas las secuencias espaciales y temporales, se puede reproducir fielmente en toda la mano.

Los parches WeTac se usan en las manos para proporcionar patrones de retroalimentación espacio-temporales programables, con 32 píxeles de estimulación electrotáctil en la palma de la mano en lugar de solo en las yemas de los dedos. La distancia media de centro a centro entre los electrodos es de unos 13 mm, lo que proporciona una amplia cobertura en toda la mano.

El dispositivo tiene varias medidas de seguridad integradas para proteger a los usuarios de descargas eléctricas, y la temperatura del dispositivo se mantiene en un rango relativamente bajo de 27 a 35,5 °C para evitar causar molestias térmicas durante el funcionamiento continuo.

Amplia gama de aplicaciones potenciales

WeTac se ha integrado con éxito en escenarios VR y AR, y se ha sincronizado con manos robóticas a través de la comunicación BLE. Con el tamaño en miniatura, el formato portátil e inalámbrico y la estrategia de retroalimentación orientada a la sensibilidad, WeTac hace que la retroalimentación táctil en la mano sea mucho más fácil y fácil de usar. Los usuarios pueden sentir objetos virtuales en diferentes escenarios, como agarrar una pelota de tenis en un entrenamiento deportivo, tocar un cactus o sentir un mouse corriendo en la mano en actividades sociales, juegos virtuales, etc.

“Creemos que esta es una herramienta poderosa para proporcionar contacto virtual y es inspiradora para el desarrollo del metaverso, la interfaz hombre-máquina (HMI) y otros campos”, dijo el Dr. Yu.

Los primeros coautores son el Sr. Yao Kuanming y el Sr. Zhou Jingkun , ambos estudiantes de doctorado en BME, el Dr. Huang Qingyun , entonces estudiante de doctorado en MNE, la señorita Wu Mengge , asistente de investigación en BME, y el Sr. Yiu Chun-ki , estudiante de doctorado en BME. Los autores correspondientes son el Dr. Yu, el Dr. Wang y el profesor Li, de CityU, y el profesor Yu Junsheng , de la Universidad de Ciencia y Tecnología Electrónica de China. Otros colaboradores incluyen al profesor Song Enming , de la Universidad de Fudan (antiguo investigador científico en el Centro de Ingeniería de Salud Cerebro-Cardiovascular de Hong Kong en CityU), el profesor Zhang Haixia y el Dr. Han Mengdi., de la Universidad de Pekín.

La investigación fue apoyada por CityU, el Consejo de Becas de Investigación de Hong Kong, el Fondo de Innovación y Tecnología (ITF), COCHE y la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China.

Un “Skin VR” ultradelgado e inalámbrico, desarrollado por un equipo dirigido por investigadores de la Universidad de la Ciudad de Hong Kong y colaboradores, proporciona una experiencia táctil vívida y “personalizada” en el mundo virtual.
Crédito: grupo de investigación del Dr. Yu Xinge / Universidad de la Ciudad de Hong Kong

(Cityu)