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El dispositivo vestible revoluciona la experiencia en realidad virtual, permitiendo que los usuarios sientan texturas, impactos y otras sensaciones físicas en entornos digitales
Un nuevo dispositivo vestible desarrollado por ingenieros de la Universidad Northwestern promete revolucionar cómo el tacto puede ser simulado mediante la tecnología. El equipo, delgado y flexible, se adhiere a la piel y proporciona una serie de sensaciones, como vibraciones, presión y torsión.
Además de mejorar experiencias en juegos y realidad virtual, los investigadores ven aplicaciones en el área de la salud, como asistencia a personas con discapacidades visuales o usuarios de prótesis.
El estudio sobre el dispositivo vestible fue publicado recientemente en la revista Nature. Es un avance en la tecnología vestible desarrollada por John A. Rogers, especialista en bioelectrónica de Northwestern.
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«Nuestros nuevos actuadores miniaturizados para la piel son mucho más capaces que los simples ‘buzzers’ que usamos como vehículos de demostración en nuestro artículo original de 2019”, dijo Rogers.
El trabajo se basa en una investigación de 2019, también publicada en Nature, en la que se introdujo la «RV epidérmica». Esta tecnología comunica el tacto mediante una serie de actuadores vibratorios en miniatura distribuidos en la piel, con control inalámbrico.
Nueva generación de actuadores
Según Rogers, los nuevos actuadores miniaturizados son más avanzados que los utilizados anteriormente. Permiten aplicar fuerzas controladas en diferentes frecuencias y pueden proporcionar fuerza constante sin necesidad de energía continua.
“Específicamente, estos pequeños dispositivos pueden proporcionar fuerzas controladas en un rango de frecuencias, proporcionando fuerza constante sin aplicación continua de energía. Una versión adicional permite que los mismos actuadores proporcionen un movimiento de torsión suave en la superficie de la piel para complementar la capacidad de proporcionar fuerza vertical, añadiendo realismo a las sensaciones«, afirmó.
Además, el nuevo modelo introduce un movimiento de torsión suave en la superficie de la piel, complementando la fuerza vertical y haciendo que la sensación sea más realista.
El desarrollo del dispositivo contó con la colaboración de diversos investigadores. Entre ellos, Yonggang Huang, de Northwestern, Hanqing Jiang, de la Universidad de Westlake en China, y Zhaoqian Xie, de la Universidad de Tecnología de Dalian.
El equipo de Jiang fue responsable de la construcción de las pequeñas estructuras que permiten el movimiento de torsión.
Estructura y funcionamiento
El dispositivo vestible está compuesto por una matriz hexagonal de 19 pequeños actuadores magnéticos encapsulados en un material flexible de malla de silicona. Cada actuador puede generar diferentes tipos de estímulos táctiles.
La comunicación ocurre a través de tecnología Bluetooth, recibiendo datos de un smartphone para convertir información ambiental en retroalimentación sensorial.
A pesar de ser alimentado por una pequeña batería, el diseño «biestable» del equipo optimiza el consumo energético. Puede mantener dos posiciones estables sin requerir energía constante. Cuando los actuadores presionan hacia abajo, almacenan energía en la piel y en la estructura interna del dispositivo.
Cuando empujan hacia arriba, liberan la energía acumulada, utilizando solo una pequeña cantidad de carga para el accionamiento. Este sistema eficiente permite un mayor tiempo de operación sin necesidad de recarga frecuente.
Matthew Flavin, primer autor del artículo, destacó la importancia de este mecanismo. Explicó que la tecnología aprovecha la elasticidad natural de la piel para almacenar energía. Así, el dispositivo puede ofrecer retroalimentación sensorial sin depender de una fuente de alimentación constante.
«En lugar de luchar contra la piel, la idea era, en última instancia, usar la energía almacenada en la piel mecánicamente como energía elástica y recuperarla durante la operación del dispositivo”, dijo Matthew Flavin. “Al igual que estirar un elástico, comprimir la piel elástica almacena energía. Podemos entonces reaplicar esta energía mientras proporcionamos retroalimentación sensorial, y esa fue, en última instancia, la base de cómo creamos este sistema realmente eficiente en términos de energía.«
Flavin, que era investigador postdoctoral en el laboratorio de Rogers, ahora es profesor asistente de ingeniería eléctrica y de computación en el Georgia Institute of Technology.
Pruebas y aplicaciones del dispositivo vestible
Los investigadores realizaron pruebas con individuos sanos vendados para evaluar la capacidad del dispositivo de sustituir estímulos visuales por estímulos mecánicos. Los participantes tuvieron que evitar obstáculos, ajustar la posición de los pies para evitar tropezar y modificar la postura para mejorar el equilibrio.
En una de las pruebas, un voluntario necesitó atravesar un camino con obstáculos. A medida que se acercaba a los objetos, el dispositivo emitía retroalimentación en forma de ligeros impulsos en la esquina superior derecha del sensor.
A medida que la proximidad aumentaba, el estímulo se volvía más intenso y se desplazaba hacia el centro del dispositivo.
Aún con un corto período de adaptación, los participantes pudieron modificar sus movimientos en tiempo real. Esto demuestra que el dispositivo puede reemplazar información visual por información mecánica, permitiendo que los usuarios perciban el entorno de una nueva manera.
Según Flavin, el equipo puede desempeñar un papel similar al de un bastón blanco, ofreciendo información adicional que no es captada por dispositivos convencionales.
Tecnología vestible: Una nueva forma de percepción
El estudio mostró que el sistema puede proporcionar una versión primaria de «visión» mediante patrones hápticos transmitidos a la piel. El dispositivo utiliza datos recopilados por sensores de imagen 3D (LiDAR) disponibles en smartphones, transformándolos en estímulos táctiles.
Esto puede representar una alternativa para las personas con discapacidad visual, ayudándolas a interpretar el entorno que las rodea sin depender de la visión.
De acuerdo con Rogers, este tipo de sustitución sensorial permite una percepción funcional y significativa del espacio, ofreciendo una nueva posibilidad para mejorar la movilidad y la autonomía de individuos con dificultades visuales.
El avance en la tecnología vestible demuestra el potencial de integración entre dispositivos electrónicos y la biología humana, ampliando los límites de la interacción entre máquinas y personas.
Con información de SciTech Daily.
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