Mediante el uso astuto de los campos magnéticos, los científicos del Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf HZDR y la Universidad Johannes Kepler de Linz han desarrollado el primer sensor electrónico que puede procesar simultáneamente estímulos táctiles y sin contacto. Hasta ahora, los intentos anterioresno pudo combinar estas funciones en un solo dispositivo debido a la superposición de señales de los diversos estímulos. Como el sensor se aplica fácilmente a la piel humana, podría proporcionar una plataforma interactiva perfecta para escenarios de realidad virtual y aumentada. Los investigadores han publicado sus resultados enla revista científica Comunicaciones de la naturaleza .
El órgano humano más grande, la piel, es probablemente la parte funcionalmente más versátil del cuerpo. No solo es capaz de diferenciar entre los estímulos más variados en segundos, sino que también puede clasificar la intensidad de las señales en un amplio intervaloUn equipo de investigación dirigido por el Dr. Denys Makarov del Instituto de Investigación de Física y Materiales del Haz Iónico de HZDR, así como el Laboratorio de Electrónica Suave dirigido por el Prof. Martin Kaltenbrunner de la Universidad de Linz, han logrado producir una contraparte electrónica con características similares.Para los científicos, su nuevo sensor podría simplificar enormemente la interacción entre humanos y máquinas, como explica Denys Makarov: "Las aplicaciones en realidad virtual son cada vez más complejas. Por lo tanto, necesitamos dispositivos que puedan procesar y discriminar múltiples modos de interacción".
Los sistemas actuales, sin embargo, funcionan ya sea registrando solo el contacto físico o rastreando objetos sin contacto. Ambas vías de interacción se han combinado por primera vez en el sensor, que se ha denominado un "sistema microelectromecánico magnético" m-MEMS por los científicos: "Nuestro sensor procesa las señales eléctricas de las interacciones táctiles y sin contacto en diferentes regiones", dice el primer autor de la publicación, el Dr. Jin Ge del HZDR, y agrega, "y de esta manera, puede diferenciarel origen del estímulo en tiempo real y suprime las influencias perturbadoras de otras fuentes ". La base de este trabajo es el diseño inusual que elaboraron los científicos".
Flexibilidad en todas las superficies
En una película de polímero delgada, primero fabricaron un sensor magnético, que se basa en lo que se conoce como Resistencia al Magneto Gigante GMR. Esta película a su vez fue sellada por una capa de polímero a base de silicio polidimetilsiloxano que contiene una cavidad redondadiseñado para alinearse con precisión con el sensor. Dentro de este vacío, los investigadores integraron un imán permanente flexible con puntas en forma de pirámide que sobresalen de su superficie. "El resultado es más parecido a una película adhesiva con adornos ópticos", comenta Makarov. "Peroesta es precisamente una de las fortalezas de nuestro sensor ". Así es como se mantiene tan excepcionalmente flexible: se adapta perfectamente a todos los entornos. Incluso en condiciones curvas, funciona sin perder su funcionalidad. El sensor puede colocarse muy fácilmente, por ejemplo, enla yema del dedo.
Es precisamente de esta manera que los científicos probaron su desarrollo. Jin Ge explica: "En la hoja de una margarita adjuntamos un imán permanente, cuyo campo magnético apunta en la dirección opuesta del imán conectado a nuestra plataforma".ahora el dedo se acerca a este campo magnético externo, la resistencia eléctrica del sensor GMR cambia: cae. Esto ocurre hasta el punto en que el dedo toca la hoja. En este momento, se eleva abruptamente porque se presiona el imán permanente incorporado.más cerca del sensor GMR y, por lo tanto, superpone el campo magnético externo. "Así es como nuestra plataforma m-MEMS puede registrar un cambio claro de interacción táctil a táctil en segundos", dice Jin Ge.
Haga clic en lugar de hacer clic, haga clic, haga clic
Esto permite que el sensor controle selectivamente los objetos físicos y virtuales, como lo demuestra uno de los experimentos realizados por el equipo: en una placa de vidrio con la que proporcionaron un imán permanente, los físicos proyectaron botones virtuales que manipulan condiciones reales, comola temperatura o el brillo de la habitación. Usando un dedo en el que se había aplicado la "piel electrónica", los científicos primero podían seleccionar la función virtual deseada sin contacto a través de la interacción con el imán permanente. Tan pronto como el dedo tocó la placa, el m-MEMSla plataforma cambió automáticamente al modo de interacción táctil, por lo que se podría usar una presión ligera o fuerte, por ejemplo, para bajar o aumentar la temperatura ambiente en consecuencia.
Los investigadores redujeron una actividad que anteriormente requería varias interacciones a una sola. "Esto puede parecer un pequeño paso al principio", dice Martin Kaltenbrunner. "A largo plazo, sin embargo, una mejor interfaz entre humanos y máquinaspuede construirse sobre esta base. "Esta" piel electrónica ", además de los espacios de realidad virtual, también podría usarse, por ejemplo, en entornos estériles. Los cirujanos podrían usar los sensores para manipular equipos médicos sin tocarlos durante un procedimiento, lo que reduciría el peligro de contaminación.
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Materiales proporcionado por Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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