Expertos japoneses, y un sistema para tocar y sentir objetos 3D sin guantes

martes 4 de noviembre, 9:30 AM

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(http://www.saludyciencias.com.ar) Un sistema que permite tocar objetos virtuales en 3D sin necesidad de usar guantes y que genera sensaciones táctiles mediante ultrasonido fue desarrollado por investigadores japoneses. A través de este dispositivo, el usuario puede tocar el mundo virtual con sólo mover la mano en el espacio.
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Como parte de lo que se llama interacción háptica (en sencillo, que permite sentir con el tacto aunque el objeto no esté ahí) ya había posibilidades de asir un objeto inexistente con las manos y de sentirlo, aunque en verdad solamente existiera en una pantalla de computadora. El tema es que esto era factible si o sólo si esa mano va enfundada dentro de un guante equipado con sensores capaces de decodificar los movimientos de la mano, e imprimirle calculadas sensaciones, a tiempo real.

Sin embargo, la ilusión sensorial se ve minada en estos casos por el peso de esta especie de exoesqueleto que es el guante (que puede pesar alrededor de un kilo), por lo que dista mucho de ser perfecta.

Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Tokio, en Japón, logró desarrollar una alternativa: un dispositivo bautizado como Airborne Ultrasound Tactile Display - 5k-, que irradia ondas de ultrasonido por el aire, producidas por múltiples transductores de ultrasonido basados en técnicas de síntesis de ondas. Con dichas ondas, se forman campos de presión de alta-fidelidad que pueden enfocarse directamente sobre la piel sin riesgo de atravesarla.

De acuerdo con sus creadores, con este sistema sería posible experimentar sensaciones táctiles de un espacio virtual, sin necesidad de usar guantes u otros anexos mecánicos. La finalidad de este invento es aumentar el efecto táctil de los gráficos en tres dimensiones en el espacio, para lograr una sensación más creible de estar tocando las figuras tridimensionales que aparecen en el ordenador.

Es dispositivo táctil utiliza uno de los fenómenos no lineales del ultrasonido: la presión de la radiación acústica. Diversos patrones espaciales de la presión de esta radiación pueden ser sintetizados usando la interferencia del ultrasonido.

Y es que el sonido es, en efecto, una onda de presión capaz de mover no sólo nuestro tímpano con su empuje, sino también cualquier objeto. Si se utilizan una serie de emisores ultrasonoros cuidadosamente sincronizados, es posible enfocar las ondas sonoras hacia un punto preciso. Y, si ese punto es tocado por la mano, ésta podrá sentirlo aunque no lo veamos.

El primer prototipo creado por el profesor Takayuki Iwamoto y sus colaboradores de la Universidad de Tokio cuenta con 85 emisores de ultrasonido, y actualmente sólo funciona en un plano vertical.

El punto de convergencia puede ser enfocado con una precisión de un centímetro, movido a voluntad o dividido en muchas partes que pueden ser experimentadas por varias personas simultáneamente.

Técnicamente, el campo de fuerza creado por una onda ultrasónica de 1 kHz de ancho de banda, ocupa una región espacial de 30 cm³, con una resolución de un centímetro. En volumen, estas ondas producirían sobre la mano una fuerza equivalente a una masa de 10 gramos.

En la actualidad, los investigadores quieren afinar la resolución espacial del objeto virtual, con el fin de dotarlo de una forma y una textura precisas. El detalle técnico del dispositivo está recogido en un libro.

Las aplicaciones de este dispositivo, en el futuro, serían numerosas. Desde presentaciones táctiles interactivas o la posibilidad de que los usuarios manipulen directamente los elementos de un gráfico en tres dimensiones, hasta el desarrollo de representaciones perfeccionadas de objetos tridimensionales que podremos sentir con nuestras propias manos.

Por otro lado, podría llegar a desarrollarse una nueva forma de telemanipulación a distancia. Por ejemplo, un neurocirujano podría efectuar una intervención quirúrgica manipulando la imagen de un segmento de nervio representado por un holograma flotante, mientras que la operación real se efectúa en un paciente situado, tal vez, en un hospital de otro país.

El profesor Iwamoto planea asimismo unir el dispositivo con video juegos, dado el interés mostrado en el proyecto por la industria especializada. De hecho, los creadores del sistema recibieron propuestas de diversas empresas a raíz de la presentación en Los Ángeles del Airborne Ultrasound Tactile Display.

Y en el campo de lo que a usos industriales se refiere, el sistema permitiría manipular pequeñas partículas, o probar la superficie de objetos para calibrar sus propiedades viscoelásticas a distancia.