Tato virtual atinge qualidade comparável ao tato real

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/09/2024

A equipe superou as deficiências dos atuadores eletrotáteis, dando-lhes consistência e eliminando os riscos.
[Imagem: Kyeonghee Lim et al. - 10.1038/s41467-024-51593-2]

Tato virtual

Uma nova tecnologia háptica garante dar aos usuários sensações táteis similares às do tato natural e consistente em todos os equipamentos.

A háptica virtual, também conhecida como tecnologia de renderização tátil, engloba os métodos e os sistemas necessários para simular o sentido do tato em um ambiente virtual. Essa tecnologia visa criar a sensação de contato físico com objetos virtuais, permitindo que os usuários "sintam" texturas, formas e forças como se estivessem interagindo com itens do mundo real, mesmo que os objetos sejam digitais.

Nascida visando os reinos da realidade virtual (RV) e da realidade aumentada (RA), onde é usada junto com dicas visuais e auditivas para preencher a lacuna entre os mundos virtual e físico, essa tecnologia agora já cobre uma gama de aplicações bem mais ampla do que o entretenimento, chegando à educação e à indústria, onde serve para guiar procedimentos de montagem e manutenção em máquinas e equipamentos.

Uma das tendências na área são os sistemas eletrotáteis, que geram sensações táteis por meio da estimulação elétrica, em vez de vibrações físicas. Nossa a sensação do toque é mediada por mecanorreceptores, que são células sensoriais que, no caso do tato, transmitem informações da pele ao cérebro na forma de sinais elétricos. Os sistemas eletrotáteis geram artificialmente esses sinais elétricos, simulando assim o sentido do tato.

Usando este método, é possível criar experiências táteis precisas e variadas ajustando-se a densidade e a frequência da corrente elétrica disparada rumo aos mecanorreceptores. Mas a implementações feitas até agora tinham problemas de consistência e até de segurança: Variações na pressão de contato com a pele podem levar a sensações táteis instáveis, e o uso de correntes elevadas pode colocar os usuários em risco.

Kyeonghee Lim e seus colegas do Instituto de Ciências Básicas da Coreia do Sul acreditam ter superado essas deficiências.

O protótipo já tem boa resolução, mas a tecnologia tem espaço para se aproximar do tato real.
[Imagem: Kyeonghee Lim et al. - 10.1038/s41467-024-51593-2]

Atuador eletrotátil

A equipe criou um novo tipo de atuador que eles batizaram de TPIEA, sigla em inglês para "atuador eletrotátil transparente de interferência calibrável por pressão".

O atuador superou seus antecessores separando suas funções em dois componentes principais: Uma seção de eletrodo, responsável por gerar as sensações eletrotáteis, e uma seção de sensor de pressão, que se ajusta à pressão dos dedos. Além disso, a impedância do eletrodo foi largamente reduzida com o uso de nanopartículas de platina aplicadas a um eletrodo à base de óxido de índio e estanho.

O sensor de pressão integrado garante que os usuários experimentem um feedback tátil consistente, independentemente de como eles tocam na tela, atingindo uma transmitância de aproximadamente 90%. Isto significa que a sensação do tato virtual será uniforme em todos os hardwares utilizados.

Uma tecnologia médica permitiu parametrizar as sensações geradas pelo equipamento.
[Imagem: Kyeonghee Lim et al. - 10.1038/s41467-024-51593-2]

Potencial Evocado Somatossensorial

A equipe também conseguiu dar um "aval médico" para sua tecnologia.

Usando um teste padrão de Potencial Evocado Somatossensorial, os pesquisadores mediram as respostas do sistema somatossensorial dos usuários a variações na corrente e na frequência da estimulação eletrotátil gerado por seus atuadores, desta forma quantificando e padronizando as sensações táteis que eles geram.

O protótipo já conta com nove tipos distintos de sensações eletrotáteis, variando daquelas que lembram cabelo até aquelas que lembram vidro, dependendo da densidade de corrente e da frequência da estimulação elétrica.

A equipe demonstrou ainda que seus atuadores podem ser integrados a telas de telefones celulares, produzindo padrões táteis complexos de forma confiável.

Os sensores eletrotáteis podem ser integrados em telas de celulares.
[Imagem: Kyeonghee Lim et al. - 10.1038/s41467-024-51593-2]

Fenômenos de interferência

Outra novidade foi a introdução de fenômenos de interferência no reino da tecnologia eletrotátil - o fenômeno de interferência diz respeito às alterações na frequência e na amplitude que ocorrem quando dois campos eletromagnéticos se sobrepõem.

Isto permitiu produzir a mesma intensidade de sensação eletrotátil com uma densidade de corrente 30% menor do que a necessária anteriormente, alcançando um aumento aproximado de 32% na resolução do tato virtual, ou seja, na capacidade de discernir entre saliências próximas - foi o mais alto nível de resolução tátil já alcançado até hoje.

"Por meio desta tecnologia eletrotátil, podemos integrar efetivamente informações visuais de telas com informações táteis. Prevemos que as descobertas desta pesquisa melhorarão significativamente a interação entre usuários e dispositivos em vários aplicativos de RA, RV e dispositivos inteligentes com base na estimulação de interferência," disse o professor Jang-Ung Park.

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