Novo dispositivo vestível simula o toque humano com precisão e reproduz movimentos como pressão, torção e até consegue converter sons em sensações físicas

Dispositivo vestível simula o toque humano com precisão inédita. Inovação pode transformar áreas como VR, saúde e comunicação remota

Uma nova tecnologia desenvolvida por engenheiros da Universidade Northwestern promete mudar como interagimos com o mundo digital. O novo dispositivo vestível, compacto, leve e sem fio, consegue reproduzir uma ampla gama de sensações táteis diretamente na pele.

O novo dispositivo vestível vai além das vibrações simples e cria movimentos refinados, como pressão, torção, deslizamento e até alongamento. Tudo isso em um aparelho que cabe na palma da mão e pode ser usado em qualquer parte do corpo.

Mais do que vibrações simples

Atualmente, a maioria das tecnologias hápticas no mercado só oferece padrões de vibração limitados. Elas não conseguem acompanhar a complexidade do toque humano, que envolve diversos sensores na pele.

A nova solução criada pela equipe da Northwestern busca justamente preencher essa lacuna. Ela aplica forças controladas e direcionadas para simular o que realmente sentimos ao tocar um objeto.

O estudo que apresenta essa inovação foi publicado na revista Science. Ele mostra como o novo dispositivo vestível pode criar uma sensação de toque mais realista ao movimentar-se em qualquer direção.

Por meio de combinações de força e velocidade, é possível gerar sensações táteis complexas e sutis. Isso abre novas possibilidades para o uso de tecnologias hápticas.

Pequeno, portátil e sem fio

A estrutura do aparelho conta com uma pequena bateria recarregável e conexão Bluetooth. Assim, ele pode se integrar facilmente a celulares, headsets de realidade virtual ou dispositivos vestíveis.

A ideia é que ele possa ser utilizado de várias formas, desde experiências imersivas até aplicações médicas e acessibilidade.

Os pesquisadores apontam usos variados. Por exemplo, o dispositivo pode simular texturas em uma tela plana, o que ajuda na hora de comprar roupas online.

Também pode auxiliar pessoas com deficiência visual a navegar no espaço ou permitir que pessoas com deficiência auditiva sintam a música por meio da pele. Em consultas médicas remotas, ele pode gerar feedback tátil, trazendo mais realismo ao atendimento.

Força e direção no toque

“Quase todos os atuadores hápticos realmente apenas cutucam a pele”, disse John A. Rogers, que liderou o projeto. Ele explica que a pele humana responde a muito mais do que somente um toque simples. O objetivo era criar um dispositivo que aplicasse diferentes tipos de força: empurrar, torcer, deslizar. Segundo ele, o novo atuador consegue fazer tudo isso de forma programável e precisa.

Rogers é professor de engenharia e bioeletrônica, com atuação em várias áreas da Universidade Northwestern. Ele trabalhou ao lado de Yonggang Huang, professor de engenharia mecânica, civil e ambiental. Também contribuíram Kyoung-Ho Ha, Jaeyoung Yoo e Shupeng Li, coautores do estudo.

Desafio do dispositivo vestível: reproduzir o tato humano

Nas últimas décadas, tecnologias visuais e sonoras evoluíram bastante. Óculos de realidade virtual e sistemas de som avançado são exemplos disso. No entanto, o sentido do tato ficou para trás.

As tecnologias hápticas pouco mudaram. Mesmo os sistemas mais modernos oferecem apenas vibrações simples.

Uma das razões é a complexidade do tato humano. A pele possui vários tipos de sensores, chamados mecanorreceptores. Eles ficam em diferentes camadas da pele e reagem a estímulos como pressão e alongamento.

Reproduzir essas sensações exige um controle muito preciso. Até agora, as tecnologias disponíveis não conseguiam atender essa demanda.

“Parte da razão pela qual a tecnologia háptica fica atrás do vídeo e do áudio em sua riqueza e realismo é que a mecânica da deformação da pele é complicada”, disse J. Edward Colgate, coautor do estudo.

“A pele pode ser cutucada ou esticada para os lados. O alongamento da pele pode acontecer lentamente ou rapidamente, e pode acontecer em padrões complexos em uma superfície completa, como a palma da mão inteira.” Ele destaca que entender e simular essa dinâmica foi um grande desafio.

O atuador com liberdade total

Para superar isso, a equipe desenvolveu um atuador com liberdade total de movimento, ou FOM. Esse atuador não se limita a um tipo de movimento.

Ele pode aplicar força em qualquer direção na superfície da pele. Isso estimula todos os tipos de sensores da pele, oferecendo uma sensação mais próxima do toque real.

Segundo Colgate, o dispositivo FOM é o primeiro desse tipo: pequeno, portátil e com capacidade para realizar todos esses movimentos. Pode ser usado individualmente ou em grupo, formando matrizes que geram sensações ainda mais ricas, como beliscões ou batidas.

O funcionamento do novo dispositivo vestível se baseia em um ímã e bobinas de fio. Essas bobinas geram um campo magnético quando a eletricidade passa por elas.

Esse campo interage com o ímã, produzindo força suficiente para mover o atuador em qualquer direção. A combinação de atuadores permite criar padrões complexos de toque.

“Conseguir um design compacto e uma saída de força forte é crucial”, disse Huang, responsável pelo desenvolvimento teórico. “Nossa equipe desenvolveu modelos computacionais e analíticos para identificar designs ideais, garantindo que cada modo gere seu componente de força máxima enquanto minimiza forças ou torques indesejados.”

Música, textura e novas experiências com o dispositivo vestível

Além disso, o dispositivo vestível conta com um acelerômetro que mede a orientação e movimento. Assim, ele adapta o feedback tátil conforme o contexto. Se estiver na mão, por exemplo, ele detecta se a palma está virada para cima ou para baixo. Também acompanha velocidade, rotação e aceleração.

Esse recurso ajuda a criar interações mais naturais. Se alguém passa o dedo por uma tela simulando diferentes tecidos, o dispositivo vestível reage distintamente ao toque de seda ou veludo. Isso permite experiências mais realistas em compras online, por exemplo.

Outra aplicação interessante é na música. A equipe conseguiu converter sons em sensações físicas. Variando intensidade e direção das vibrações, os usuários conseguiam diferenciar instrumentos musicais. Foi possível até mapear tons em diferentes padrões táteis.

“Conseguimos decompor todas as características da música e mapeá-las em sensações táteis sem perder as informações sutis associadas a instrumentos específicos”, disse Rogers. Ele acredita que a tecnologia pode unir melhor o mundo físico e digital, tornando as interações mais naturais.

Com informações de SciTechDaily.