Imagínese tomarse de la mano de un ser querido al otro lado del mundo. O sentir una palmada en la espalda de un compañero de equipo en el juego en línea "Fortnite".
Los investigadores de la Universidad Northwestern han desarrollado un nuevo sistema inalámbrico delgado que agrega un sentido del tacto a cualquier experiencia de realidad virtual VR. Esta plataforma no solo agrega potencialmente nuevas dimensiones a nuestras relaciones y entretenimiento a larga distancia, sino que la tecnología también brindaprótesis con retroalimentación sensorial e imparte telemedicina con un toque humano.
Conocido como un sistema de "RV epidérmico", el dispositivo comunica el tacto a través de una matriz rápida y programable de actuadores vibratorios en miniatura incrustados en un material delgado, suave y flexible. Los prototipos en forma de lámina de 15 por 15 centímetroslamine cómodamente sobre las superficies curvas de la piel sin baterías voluminosas ni cables engorrosos.
"La gente ha contemplado este concepto general en el pasado, pero sin una base clara para una tecnología realista con el conjunto correcto de características o la forma adecuada de escalabilidad. Los diseños anteriores implican ensamblajes manuales de actuadores, cables, baterías y combinados internos yhardware de control externo ", dijo John A. Rogers de Northwestern, un pionero de la bioelectrónica." Aprovechamos nuestro conocimiento en electrónica extensible y transferencia de energía inalámbrica para armar una colección superior de componentes, incluidos actuadores miniaturizados, en una arquitectura avanzada diseñada como undispositivo portátil con interfaz, casi sin estorbos para el usuario. Creemos que es un buen punto de partida que se escalará naturalmente a sistemas de cuerpo completo y cientos o miles de actuadores discretos y programables ".
"Estamos ampliando los límites y las capacidades de la realidad virtual y aumentada", dijo Yonggang Huang de Northwestern, quien codirigió la investigación con Rogers. "En comparación con los ojos y los oídos, la piel es una interfaz sensorial relativamente poco explorada quepodría mejorar significativamente las experiencias ".
La investigación se publicará el 21 de noviembre en la revista Naturaleza .
Rogers es Profesor Louis Simpson y Kimberly Querrey de Ciencia de Materiales e Ingeniería Biomédica en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern, profesor de cirugía neurológica en la Escuela de Medicina Feinberg y director del Centro de Electrónica Biointegrada.
Huang es profesor Walter P. Murphy de Ingeniería Civil y Ambiental y profesor de ingeniería mecánica en McCormick.
Xinge Yu, ex becario postdoctoral en el laboratorio de Rogers y actual profesor asistente en la City University of Hong Kong, fue el primer autor del artículo.
Cómo funciona
El dispositivo más sofisticado de Rogers y Huang incorpora una matriz distribuida de 32 actuadores de escala milimétrica programables individualmente, cada uno de los cuales genera un sentido discreto del tacto en una ubicación correspondiente en la piel. Cada actuador resuena con más fuerza a 200 ciclos por segundo,donde la piel exhibe la máxima sensibilidad.
"Podemos ajustar la frecuencia y amplitud de cada actuador rápidamente y sobre la marcha a través de nuestra interfaz gráfica de usuario", dijo Rogers. "Adaptamos los diseños para maximizar la percepción sensorial de la fuerza vibratoria entregada a la piel".
El parche se conecta de forma inalámbrica a una interfaz de pantalla táctil en un teléfono inteligente o tableta. Cuando un usuario toca la pantalla táctil, ese patrón de toque se transmite al parche. Si el usuario dibuja un patrón "X" en la pantalla táctil, por ejemplo,los dispositivos producen un patrón sensorial, simultáneamente y en tiempo real, en forma de "X" a través de la interfaz vibratoria con la piel.
Cuando se chatea por video desde diferentes ubicaciones, los amigos y familiares pueden acercarse y tocarse virtualmente, con un retraso de tiempo insignificante y con presiones y patrones que se pueden controlar a través de la interfaz de pantalla táctil.
"Podrías imaginar que sentir el toque virtual mientras estás en una videollamada con tu familia puede volverse omnipresente en un futuro previsible", dijo Huang.
Los actuadores están integrados en un polímero de silicona intrínsecamente suave y ligeramente pegajoso que se adhiere a la piel sin cinta ni correas. Inalámbrico y sin batería, el dispositivo se comunica a través de protocolos de comunicación de campo cercano NFC, la misma tecnología utilizada en smartteléfonos para pagos electrónicos.
"Con este esquema de suministro de energía inalámbrica, evitamos por completo la necesidad de baterías, con su peso, tamaño, volumen y vida útil limitada", dijo Rogers. "El resultado es un sistema delgado y liviano que se puede usar y usar sinrestricción, indefinidamente. "
El veterano describe la importancia de la retroalimentación sensorial
Todos pueden imaginar cómo este tipo de tecnología podría combinarse con un visor de realidad virtual para crear juegos o experiencias de entretenimiento más interactivas e inmersivas. Pero para el veterano del ejército de los EE. UU. Garrett Anderson, la realidad virtual epidérmica podría proporcionar una solución muy necesaria para una vida real.problema.
A las 4 am del 15 de octubre de 2005, Anderson fue emboscado durante su despliegue en la guerra de Irak y perdió su brazo derecho justo debajo del codo.
"Una bomba explotó debajo de mi camión", dijo Anderson. "Explotó todo el motor del vehículo. Luego, la metralla atravesó el vehículo y me cortó el brazo, que estaba colgando de los tendones".
Anderson probó recientemente el sistema de Northwestern, integrado con su brazo protésico. Al usar el parche en la parte superior del brazo, Anderson pudo sentir las sensaciones de las yemas de sus dedos protésicos transmitidas a su brazo. Las vibraciones se sentían más o menos intensas, dependiendo de la firmeza de su brazo.apretón.
"Diga que estoy agarrando un huevo o algo frágil", dijo Anderson, quien ahora es el coordinador de alcance en el Centro de Veteranos Chez de la Universidad de Illinois. "Si no puedo ajustar mi agarre, entonces podría aplastar elhuevo. Necesito saber la cantidad de agarre que estoy aplicando, para no lastimar a alguien o algo ".
'Nunca los he sentido con mi brazo derecho'
A medida que las personas que han sufrido amputaciones usen el dispositivo, la experiencia podría volverse más fluida.
"Los usuarios desarrollan la capacidad de sentir el tacto en las yemas de los dedos de sus prótesis a través de las entradas sensoriales en la parte superior del brazo", explicó Rogers. "Con el tiempo, su cerebro puede convertir la sensación en su brazo en una sensación sustituta en las yemas de los dedos.. Agrega un canal sensorial para reproducir el sentido del tacto. "
Anderson cree que este dispositivo podría potencialmente "engañar" a su cerebro de una manera que alivie el dolor fantasma. También imagina que podría permitirle interactuar con sus hijos de una manera nueva.
"Perdí mi brazo hace 15 años", dijo. "Mis hijos tienen 13 y 10 años, así que nunca los he sentido con mi brazo derecho. No sé cómo es cuando me agarran de la mano derecha".
'Un punto de partida'
Rogers ve el dispositivo actual como un punto de partida. "Este es nuestro primer intento con un sistema de este tipo", dijo. "Podría ser muy poderoso para interacciones sociales, medicina clínica y aplicaciones que no podemos concebir hoy".más allá de las oportunidades obvias en juegos y entretenimiento ".
Él y Huang ya están trabajando para hacer que el dispositivo actual sea más delgado y liviano. También planean explotar diferentes tipos de actuadores, incluidos aquellos que pueden producir sensaciones de calentamiento y estiramiento. Con insumos térmicos, por ejemplo, una persona podría ser capaz desentir lo caliente que está una taza de café con las yemas de los dedos protésicos.
El equipo de Northwestern cree que el marco de ingeniería general puede acomodar cientos de actuadores con dimensiones significativamente más pequeñas que las que se utilizan actualmente, que tienen diámetros de 18 milímetros y espesores de 2,5 milímetros.
Eventualmente, los dispositivos podrían ser lo suficientemente delgados y flexibles como para tejerse en la ropa. Las personas con prótesis podrían usar camisetas de realidad virtual que comunican el tacto a través de la punta de los dedos. Y junto con los cascos de realidad virtual, los jugadores podrían usar trajes de realidad virtual completos para sumergirse por completo en fantásticospaisajes.
"La realidad virtual es un área emergente de tecnología muy importante", dijo Rogers. En la actualidad, solo estamos usando nuestros ojos y nuestros oídos como base para esas experiencias. La comunidad ha sido comparativamente lenta en explotar el órgano más grande del cuerpo: la piel. Nuestro sentido del tacto proporciona la conexión emocional más profunda entre las personas ".
El estudio, "Interfaces hápticas inalámbricas integradas en la piel para realidad virtual y aumentada", fue financiado principalmente a través del Centro de Electrónica Biointegrada, como parte del Instituto Querrey Simpson de Bioelectrónica, que fue posible gracias a los fideicomisarios de la Universidad Northwestern LouisA. Simpson '96 P y Kimberly K. Querrey '20 P.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Northwestern . Original escrito por Amanda Morris. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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