Un dispositivo haptic basato sull'origami che potrebbe migliorare le esperienze di realtà virtuale.

14 giugno 2023 feature

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di Ingrid Fadelli, Tech Xplore

Le prestazioni e il realismo della tecnologia di realtà virtuale (VR) sono migliorati significativamente nell'ultimo decennio, consentendo agli utenti di immergersi in contenuti digitali in modi che prima erano inaccessibili. La tecnologia probabilmente continuerà ad evolversi nei prossimi anni, introducendo nuove funzionalità e componenti che coinvolgono ancora di più i cinque sensi.

Ricercatori dell'Università di Westlake, del Westlake Institute for Advanced Study e di altre università in Cina hanno recentemente creato un nuovo dispositivo aptico che potrebbe aumentare la fedeltà e il realismo delle esperienze virtuali. Questo dispositivo, presentato su Nature Machine Intelligence, è in parte ispirato all'arte dell'origami di piegatura della carta asiatica.

'Sono sempre interessato ai trend, non solo dal mondo accademico, ma anche dai settori industriali', ha detto Hanqing Jiang, uno dei ricercatori che ha condotto lo studio, a Tech Xplore. 'Dal 2019, seguo le ultime innovazioni tecnologiche nell'ambito AR/VR. Oltre alla percezione visiva e uditiva, la sensazione meccanica, in particolare il tocco, è una componente importante, ma manca ancora nelle tecnologie esistenti.'

L'obiettivo chiave del recente lavoro di Jiang e dei suoi colleghi era di creare un dispositivo aptico che consentisse agli utenti di rilevare anche la rigidità degli oggetti che incontrano in ambienti virtuali. Per fare questo, il team ha tratto ispirazione dall'origami, l'arte di piegare la carta per creare forme o figure 3D specifiche.

'Quando ero all'Università di Arizona State, il mio gruppo ha studiato l'origami curvo e lo abbiamo usato per regolare la rigidità nel 2020', ha detto Jiang. 'Questo lavoro ci ha ispirato a combinare l'origami e il metaverso. Non avevamo piani dettagliati su come farlo funzionare in quel momento. Dopo essermi unito all'Università di Westlake nel 2021, ho avuto la possibilità di ampliare notevolmente il mio gruppo, compreso ingegneri meccanici ed elettrici, ed elaborare un piano dettagliato per replicare la sensazione meccanica attiva usando l'origami curvo per il metaverso.'

Il dispositivo curvo basato sull'origami creato da Jiang e dai suoi colleghi consente agli utenti di sentire sensazioni simili a quelle che avrebbero se stessero toccando diversi oggetti nella vita reale, replicando la morbidezza o la rigidità di questi oggetti, così come qualsiasi sensazione tattile positiva o negativa. Rispetto agli altri dispositivi aptici introdotti in passato, questo sistema potrebbe consentire agli umani di avere esperienze legate al tocco mentre interagiscono attivamente con gli oggetti in ambienti virtuali, invece di semplicemente produrre sensazioni tattili quando le loro mani sono ferme.

Il dispositivo può essere facilmente sincronizzato con contenuti VR specifici per produrre sensazioni tattili perfettamente temporizzate e modificare ciò che gli utenti percepiscono quando interagiscono con diversi oggetti o ambienti. Oltre a riprodurre ciò che gli umani potrebbero sentirsi quando toccano oggetti più o meno duri, può creare sensazioni di schiacciamento da parte dell'utente.

'Il componente chiave del nostro sistema è un pannello d'origami curvo', ha spiegato Jiang. 'Per cambiare la rigidità contemporaneamente alle scene negli ambienti VR/AR, vengono utilizzati motori per cambiare gli angoli tra i pannelli d'origami. Abbiamo ottenuto quello che potrebbe essere definito come "sensazione meccanica attiva". In passato, le tecnologie dominanti utilizzavano la vibrazione per replicare la sensazione di tocco, che è passiva. Tuttavia, noi umani usiamo la sensazione attiva per interagire con gli ambienti fisici e il nostro sistema potrebbe rifletterlo meglio'.

I ricercatori hanno finora valutato il loro dispositivo in una serie di test preliminari, valutando la sua capacità di creare esperienze tattili immersive. I loro risultati suggeriscono che hanno superato altri dispositivi aptici esistenti che utilizzano principalmente la vibrazione per produrre sensazioni tattili.

In futuro, il loro design originale basato sull'origami potrebbe essere utilizzato per migliorare ulteriormente le prestazioni della tecnologia VR. Nel frattempo, Jiang e il suo team pianificano di continuare a lavorare sul loro dispositivo per riprodurre efficacemente altre sensazioni tattili.

'Ora intendiamo introdurre sensazioni multi-modalità, compreso il tocco attivo, la texture, la temperatura, ecc.', ha concluso Jiang.

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