21/11/2022

Renderização do tato

Ver objetos em sistemas de realidade virtual é uma tecnologia já comum, mas conceitos com o metaverso exigem mais do que isso: Tocar esses objetos virtuais é essencial para qualquer interação de alta qualidade.

Lin Weikang e colegas da Universidade Cidade de Hong Kong apresentaram agora um protótipo que se destaca entre as inúmeras tentativas de transformar a interação com objetos virtuais em sensações táteis.

Weikang desenvolveu um sistema de renderização tátil que consegue imitar a sensação de toque com alta resolução espacial e com uma taxa de resposta rápida o suficiente para dar sensação de realismo à interação.

A equipe demonstrou que a coisa funciona bem em jogos e na leitura do alfabeto Braille, bem o suficiente para os encorajar a falar sobre aplicações mais avançadas, como compras online, operação de equipamentos remotos e até para os delicados trabalhos feitos por astronautas e mergulhadores.

"Nosso novo sistema pode produzir estímulos táteis com alta resolução espacial (76 pontos/cm2), semelhante à densidade dos receptores equivalentes na pele humana, e uma taxa de resposta rápida (4 kHz)," disse Weikang.

Tato de objetos virtuais

Para obter sucesso, a equipe partiu dos defeitos encontrados nas técnicas atuais usadas para gerar estímulos táteis a partir de objetos virtuais: A estimulação mecânica, aplicando força ou vibração, exige aparatos grandes, pesados e pouco práticos; já a estimulação elétrica, que gera sensações de toque na pele disparando uma corrente elétrica no local, exige pulsos de corrente contínua de alta tensão (até centenas de volts) para penetrar no estrato córneo, a camada mais externa da pele, para estimular os receptores e os nervos, o que traz uma preocupação de segurança.

Como a estimulação eletrotátil consegue alta resolução e aparatos leves e flexíveis, Weikang se dedicou a reduzir sua tensão de trabalho, chegando a apenas 30 volts com baixíssima corrente, criando um sistema confortável e seguro.

Além de ser muito fino e flexível, podendo ser facilmente integrado a uma luva, o atuador desenvolvido pela equipe pode gerar diferentes sensações táteis, como pressão, vibração e até rugosidade de uma textura.

Outro avanço da equipe está no aumento da resolução dos estímulos gerados, que pode gerar sensação tátil em locais entre os eletrodos físicos na luva - em vez de apenas nos locais onde os eletrodos estão fixados. Isso aumentou a resolução espacial dos estimuladores em mais de três vezes (de 25 para 105 pontos), para que o usuário possa sentir uma percepção tátil mais realista.

Luva que transmite sensação

A equipe realizou diferentes testes para mostrar várias possibilidades de aplicação deste novo sistema de renderização eletrotátil vestível.

Uma das que mais chamou a atenção consistiu em uma luva grossa, projetada para ser usada por trabalhadores como EPI (Equipamento de Proteção Individual), que passa para o trabalhador todas as sensações do material com que ele está lidando.

Um conjunto de sensores táteis, instalados na parte externa da luva, captura a distribuição de pressão no exterior e transmite as informações em tempo real para o novo sistema de estimulação tátil. No experimento, o usuário conseguiu localizar rapidamente e com precisão uma pequena arruela de aço com apenas 1 mm de raio e 0,44 mm de espessura com base no feedback tátil da luva.

Outro exemplo foi uma nova estratégia para o uso do alfabeto Braille que é muito mais fácil para pessoas com deficiência visual aprenderem. A estratégia consiste em dividir o alfabeto e os dígitos numéricos em traços individuais e ordená-las da mesma forma que são escritos. Ao usar o novo sistema de renderização eletrotátil na ponta do dedo, o usuário consegue reconhecer o alfabeto apresentado sentindo a direção e a sequência dos traços com o sensor da ponta do dedo.

"Esperamos que nossa tecnologia beneficie um amplo espectro de aplicações, como transmissão de informações, treinamento cirúrgico, teleoperação e entretenimento multimídia," acrescentou o professor Yang.