Dispositivo háptico crea texto de realidad virtual

La tecnología nos ha permitido sumergirnos en un mundo de imágenes y sonidos desde la comodidad de nuestro propio hogar, pero falta una cosa: el tacto.

El sentido del tacto es una parte muy importante de cómo los humanos perciben su realidad. Los toques o dispositivos que pueden producir vibraciones muy específicas que pueden imitar la sensación del tacto son una forma de dar vida a ese tercer sentimiento. Sin embargo, en lo que respecta a los toques, los humanos son increíblemente reservados acerca de si algo se siente «bien» o no, y los tejidos virtuales no siempre dan en el blanco.

Ahora, los investigadores de la Escuela de Ingeniería Viterbi de la USC han desarrollado una nueva forma para que las computadoras logren este tejido real, con la ayuda de los humanos.

El marco, llamado modelo basado en preferencias, utiliza nuestra capacidad para discriminar entre los detalles de materiales específicos como una herramienta para dar a estos compañeros virtuales un ajuste fino.

La búsqueda fue publicada en Transacciones IEEE en toques por Tres de la USC Viterbi Ph.D. los estudiantes de ciencias de la computación Sheehan Lu, Mianlon Cheng y Matthew Fontaine, así como Stefanos Nikolaides, profesor asistente de ciencias de la computación de la USC Viterbi y Heather Culbertson, profesora asistente de ciencias de la computación de la USC Viterbi Wes Gibellan.

“Pedimos a los usuarios que comparen cómo se sienten entre la textura real y la textura virtual”, explicó el primer autor Lu. «Luego, el modelo actualiza una textura virtual con frecuencia para que la textura virtual eventualmente coincida con la textura real».

Según Fontaine, la idea surgió por primera vez cuando compartieron una clase de interfaces hápticas y entornos virtuales en el otoño de 2019 impartida por Culbertson. Se inspiraron en la aplicación de arte Picbreeder, que puede crear imágenes según las preferencias del usuario una y otra vez hasta alcanzar el resultado deseado.

«Pensamos, ¿y si pudiéramos hacer eso con las texturas?» Señaló Fontaine.

Con este modelo basado en preferencias, primero se le da al usuario una textura real y el modelo genera aleatoriamente tres texturas virtuales utilizando docenas de variables, de las cuales el usuario puede elegir el tipo más similar a la realidad. Con el tiempo, la investigación ajusta su distribución de estas variables a medida que se acerca más y más a lo que prefiere el usuario. Según Fontaine, este método tiene la ventaja de la grabación en vivo y la «reproducción», ya que siempre hay una brecha entre lo que lee la computadora y lo que sentimos.

«Estás midiendo los criterios de cómo se sienten exactamente, en lugar de simplemente simular lo que podemos puntuar», dijo Fontaine. Habrá algún error en cómo grabas esta textura y cómo la reproduces”.

Lo único que tiene que hacer el usuario es elegir el tejido que mejor combine y ajustar la cantidad de fricción con un simple control deslizante. La fricción es esencial para la forma en que percibimos la textura y puede variar entre las percepciones de persona a persona. Es «tan fácil», dijo Lu.

Su trabajo llega justo a tiempo para el mercado emergente de materiales virtuales específicos y precisos. Todo, desde videojuegos hasta diseño de moda, incorpora tecnología háptica, y las bases de datos existentes de tejidos virtuales se pueden mejorar a través de este método de preferencia del usuario.

“Hay una creciente popularidad del dispositivo háptico en los videojuegos, el diseño de moda y la simulación de cirugía”, dijo Lu. «Incluso en casa, estamos empezando a ver usuarios con estos dispositivos (táctiles) que se están volviendo tan populares como una computadora portátil. Por ejemplo, con los videojuegos en primera persona, les hará sentir que realmente están interactuando con su entorno». ”

Lu ha realizado anteriormente otros trabajos sobre tecnología inmersiva, pero con audio; específicamente, hizo que la textura virtual fuera más inmersiva al introducir sonidos coincidentes cuando el instrumento interactúa con ella.

“Cuando interactuamos con el entorno a través de un instrumento, la retroalimentación táctil es solo un método, un tipo de retroalimentación sensorial”, dijo Lu. «El sonido es otro tipo de retroalimentación sensorial, y ambos son muy importantes».

El modelo de búsqueda de texturas también permite que alguien tome una textura virtual de una base de datos, como el Haptic Texture Toolkit de la Universidad de Pensilvania, y la mejore hasta obtener el resultado deseado.

“Puede usar las combinaciones predeterminadas anteriores que otras personas han observado y, en función de eso, puede proceder a ajustarlas”, dijo Lu. «No tienes que buscar desde cero cada vez».

Esto es especialmente útil para texturas hipotéticas utilizadas en capacitación dental o quirúrgica, que deberían ser muy precisas, según Lu.

«La capacitación quirúrgica es definitivamente un campo enorme que requiere adaptaciones muy realistas y retroalimentación táctil», dijo Lu. «El diseño de moda también requiere una gran precisión en la textura en el desarrollo, antes de que se haga y se fabrique».

Lu explicó que en el futuro, es posible que no se requieran decoraciones reales para el modelo. La forma en que nos sentimos acerca de algunas cosas en nuestras vidas es tan intuitiva que ajustar una textura para que coincida con ese recuerdo es algo que podemos hacer por naturaleza con solo mirar una imagen, sin tener una textura real a la que hacer referencia frente a nosotros.

“Cuando vemos una mesa, podemos imaginar cómo se sentirá una vez que la toquemos”, dijo Lu. «Con este conocimiento previo que tenemos sobre la superficie, puede proporcionar comentarios visuales a los usuarios y dejar que elijan qué coincidencias».