Dispositivos hápticos vestíveis, que fornecem feedback baseado em toque, podem fornecer experiências mais realistas em realidade virtual, auxiliar na reabilitação e criar novas oportunidades para comunicação silenciosa. Atualmente, a maioria desses dispositivos depende de vibração, pois os hápticos baseados em pressão normalmente exigem que os usuários usem exoesqueletos rígidos ou outras estruturas volumosas.

Agora, pesquisadores da Stanford Engineering projetaram uma manga de malha confortável e flexível, chamada Haptiknit, que pode fornecer feedback háptico realista baseado em pressão. Seu design, publicado em 18 de dezembro na Science Robotics , mostra que a pressão pode ser mais eficaz do que a vibração para algumas aplicações e é o primeiro passo em direção a uma nova categoria de dispositivos hápticos.

“Um dispositivo como esse abre muitas novas possibilidades para interfaces de usuário – como vivenciamos ambientes virtuais, como vivenciamos comunicação remota”, disse Allison Okamura , Professora de Engenharia Richard W. Weiland em Stanford e autora sênior do artigo. “É muito mais leve, usável e confortável.”

Okamura e seus colegas projetaram um sistema pneumático alimentado por bateria com atuadores de pressão que eram essencialmente pequenas bolsas infláveis que podiam ser rapidamente preenchidas com ar. Mas eles precisavam de uma maneira de segurar essas bolsas contra a pele sem usar um exoesqueleto desajeitado.

“Se você colocar ar em um balão próximo à sua pele, mas não o ancorar lá, ele vai se expandir em todas as direções”, disse Cosima du Pasquier, pesquisadora de pós-doutorado em Stanford e primeira autora do artigo. “Você vai desperdiçar a maior parte do potencial de inflação.”

Du Pasquier, que faz roupas como hobby, percebeu que o tecido de malha poderia conter a resposta. Os pesquisadores projetaram um tecido macio que seria rígido em algumas áreas – criando um suporte inflexível para segurar os atuadores de pressão contra a pele – e flexível onde necessário para permitir movimento e conforto.

Eles trabalharam com uma equipe do Self-Assembly Lab do MIT para fabricar o protótipo da manga Haptiknit em uma máquina de tricô, com espaço para oito atuadores dispostos em duas fileiras. A maior parte da manga era tricotada de nylon e algodão, mas as áreas que sustentavam cada atuador também incluíam uma fibra termoplástica. Uma vez que o tricô foi feito, os pesquisadores usaram calor para derreter as fibras termoplásticas e fazê-las endurecer, enrijecendo essas áreas.

“Um desafio no campo da robótica suave é como você junta algo duro e algo macio – eles tendem a delaminar”, disse Okamura. “Mas colocar essas fibras em tricô faz uma transição totalmente perfeita de partes duras para partes macias, porque é um tecido contínuo.”

Os pesquisadores testaram o protótipo Haptiknit com 32 usuários. Eles descobriram que as pessoas conseguiam discernir com mais precisão a localização de toques individuais dos atuadores de pressão do que de um dispositivo vibracional similarmente disposto. Okamura e seus colegas também tentaram inflar os atuadores consecutivamente em velocidades diferentes para tentar criar a sensação de um toque agradável, em oposição a toques discretos (ou a sensação potencialmente desagradável de uma aranha subindo pelo braço). Em geral, os participantes descobriram que uma indentação mais rápida e sobreposta imitava a sensação de um toque contínuo — o oposto do que os pesquisadores descobriram para a vibração.

O terceiro teste foi para ver se os participantes conseguiam reconhecer seis emoções – atenção, gratidão, felicidade, calma, amor e tristeza – transmitidas por meio dos sinais de pressão. Os pesquisadores usaram padrões de toque estabelecidos em pesquisas anteriores e descobriram que os participantes geralmente adivinhavam corretamente em uma taxa maior do que a chance, embora os gestos para “calmante” e “amor” fossem facilmente confundidos.

No geral, os participantes acharam as sensações do Haptiknit tão ou mais agradáveis do que aquelas causadas por vibrações. Eles também descreveram o protótipo de manga como confortável e fácil de usar, o que é promissor para usos de mais longo prazo.

“O que foi particularmente interessante foi que houve uma correlação entre se alguém já havia experimentado um dispositivo háptico antes e o quão bem eles avaliaram o conforto da nossa manga”, disse du Pasquier. “Essencialmente, se eles tivessem experimentado outros dispositivos hápticos, eles pontuaram nossas mangas muito mais alto.”

Com dispositivos hápticos mais leves e confortáveis, os pesquisadores estão vislumbrando novas oportunidades para transmitir informações por meio do toque. O Haptiknit poderia ser usado para auxiliar na navegação, comunicação militar e até mesmo treinamento de cães, disse du Pasquier.

Okamura, du Pasquier e seus colegas estão trabalhando para refinar e otimizar seus padrões de tricô, bem como criar dispositivos de maior escala – talvez até mesmo um traje completo – para interações de realidade virtual. Eles também esperam incorporar esse trabalho em dispositivos de assistência que podem ajudar as pessoas a se moverem ou auxiliar na reabilitação.

“Podemos usar isso para começar a testar como as pessoas realmente interpretam e respondem a esse tipo de informação háptica”, disse Okamura. “Seja o propósito entretenimento, comunicação, treinamento ou assistência física, isso realmente aproxima esses dispositivos vestíveis de coisas que as pessoas podem realmente querer usar em suas vidas cotidianas.”