Ingeniería Digital¡Conoce todo sobre la tecnología háptica y su alcance en la formación experta! - NC Tech

Si bien los auriculares de Realidad Virtual (VR) y mixta (XR) hacen un gran trabajo al engañar el sentido de la vista y el sonido de nuestro cerebro para que las simulaciones de pensamientos sean reales, hacen poco para estimular y sumergir nuestro sentido del tacto; por eso se está desarrollando la tecnología háptica.

La tecnología de seguimiento de movimiento que colabora con los controladores imita los movimientos de las manos de los jugadores y los proyecta en manos virtuales, lo que nos permite empujar y tirar objetos cibernéticos. Pero, si alguna vez probaste la realidad virtual, sabrás que, si extendieras la mano para buscar tocarlo, todo lo que sentirías es el aire.

Aunque a menudo se descuida en comparación a otros sentidos, el tacto es una herramienta potente que utilizamos todos los días para comunicarnos con el mundo que nos rodea.

Sin embargo, mientras que este sentido ha pasado a un segundo plato frente a la vista y el sonido en el espacio XR en los últimos años, un mercado de tecnología háptica en rápido crecimiento que alcanzará los 19.550 millones de dólares en 2022 nos dice que las cosas podrían estar a punto de cambiar.

Pero antes de discutir esta tendencia con más detalle, tomemos un momento para comprender los puntos clave que explicaremos a lo largo de este material acerca de esta sorprendente innovación:

  • ¿Qué es la tecnología háptica?
  • Un poco de historia sobre la tecnología háptica y sus dispositivos.
  • A ciencia cierta, ¿cuáles son sus principales aplicaciones?
  • Beneficios de la tecnología háptica para la capacitación.
  • Alcances de la tecnología háptica en la industria.
  • ¿Qué le depara el futuro a la tecnología háptica?

Lee hasta el final las siguientes líneas para que tengas información valiosa.

¡Quédate con nosotros!

¿Qué es la tecnología háptica?

El término «háptica» proviene del verbo «tocar», relativo al tacto y se refiere a la detección y manipulación a través de este sentido.

Mediante el uso de dispositivos especiales de entrada o salida —joysticks, guantes de datos u otros- los usuarios pueden recibir feedbacks de las aplicaciones informáticas en forma de sensaciones sentidas en la mano u otras partes del cuerpo.

En combinación con una pantalla visual, la tecnología háptica se puede usar para capacitar a las personas para tareas que requieren coordinación mano-ojo, como cirugías y maniobras de naves especiales.

También se puede aplicar para juegos en los que sentimos y vemos sus interacciones con imágenes como, por ejemplo, jugar al tenis con otro usuario de computadora por Internet. Ambos podrán ver la pelota en movimiento y, usando el dispositivo háptico, podrán posicionar y balancear la raqueta y sentir el impacto de la pelota.

Llega a proporcionar retroalimentación de fuerza sobre las propiedades físicas y los movimientos de los objetos virtuales representados por un ordenador. El joystick háptico, por ejemplo, ofrece una resistencia dinámica al usuario basada en las acciones programadas de un videojuego.

Históricamente, la interacción humano-computadora ha sido en palabras visuales, datos o imágenes en una pantalla. Los dispositivos de entrada, como el teclado o mouse, traducen los movimientos humanos en acciones en la pantalla, pero no brindan información al usuario sobre esos actos.

Incorpora elementos touch —táctiles- y de movimiento —cinestésicos-, para aplicaciones que simulan propiedades físicas reales como el peso, impulso, fricción, textura o resistencia; logrando comunicar esas propiedades a través de interfaces que facultan a los individuos a «sentir» lo que está sucediendo en la pantalla.

¿Cómo funciona la tecnología háptica?

Normalmente, este tipo de softwares incluyen:

  • Sensores;
  • Circuito de control del actuador (motor);
  • Uno o más actuadores que vibran o ejercen fuerza;
  • Algoritmos en tiempo real —software de control del actuador, al que llamamos «reproductor»— y una biblioteca de efectos hápticos.
  • La API de inmersión se utiliza para programar llamadas al actuador en el sistema operativo (SO) del producto.

Cuando el usuario interactúa con los botones, la pantalla táctil, palanca, rueda u otro mando del producto, estos datos de posición de control se envían al sistema operativo, que luego son remitidos al comando de reproducción mediante el circuito de control al actuador.

Esta clase de aplicaciones utilizan un hardware especializado para proporcionar retroalimentación sensorial que estimula propiedades y fuerzas físicas.

Las interfaces hápticas pueden adoptar muchas formas; una configuración común utiliza enlaces mecánicos separados para conectar los dedos de una persona a una interfaz de computadora.

Cuando la persona mueve los dedos, los sensores traducen esos movimientos en acciones directo a la pantalla y los motores transmiten retroalimentación a través de los enlaces a la mano del usuario.

La pantalla puede mostrar una pelota, por ejemplo, y al manipular una mano virtual, podremos sentirla, discerniendo cuánto pesa o la textura de su superficie.

Debido a que la pelota y su entorno son meramente digitales, las propiedades se pueden cambiar: agregar más aire si se trata de una inflada para que sea menos blanda, o alterar la cantidad de gravedad para que podamos sentir cuánto pesaría la pelota en la luna.

Un poco de historia sobre la tecnología háptica y sus dispositivos

La tecnología háptica, como es de esperarse, no tiene una historia muy extensa debido al grado de dificultad que representa su objetivo.

Se trata de un diseño con un terreno muy difícil de conquistar, después de todo, ¿cómo es posible el traslado de otra dimensión a través del tacto en un dispositivo totalmente intangible? ¡Nada fácil!

Son casi seis décadas de investigación, ensayos y errores. Sin embargo, los mejores modelos han llegado de la mano de la industria cinematográfica.

Un claro ejemplo es la película «The Tingler«, de 1959, donde fue presentado un truco denominado «Percepto». Se trataba de un dispositivo vibratorio cuidadosamente instalado debajo de los asientos, y era activado de forma remota; creando una sensación sorprendente, adicionando un nuevo sentido en la sala —¡sí! Claro que había muchos gritos de sorpresa.

Luego de este primer indicio, el autor James J. Gibson publicó «The Senses Considered as Perceptual Systems«, en 1966. Convirtiéndose, de esta forma, en uno de primeros en formular las funciones y habilidades del cuerpo humano; abriendo un gran camino por recorrer.

Por otro lado, la industria aeronáutica también tuvo protagonismo con los sistemas de servo en los grandes aviones que brinda las sensaciones sobre la resistencia en las actuaciones en momentos de riesgo.

Es un sistema de control que le daba una resistencia a la palanca del piloto en proporción al ángulo de ataque.

Primeros dispositivos hápticos

Comencemos en 1994 con el desarrollo del chaleco «Aura Interactor«. Era un dispositivo basado en la realimentación de fuerza que analizaba y monitoreaba una señal de audio transformándola en ondas de sonido de bajos en vibraciones que pueden llegar a simular movimientos tales como una patada o un ligero toque.

En el mismo año, en la transmisión de la película «Honey«, I Shhrunk the audience, se hizo una simulación donde unos ratones eran soltados y recorrían todo el auditorio. Para esto, bombearon aire a través de un tubo de plástico.

Ahora, retrocedamos un poco hasta 1984, donde una de las compañías más exitosas de la industria de los videojuegos Nintendo, hizo el lanzamiento del Power Glove, era un mando de accesorios que intentaba recrear movimientos de la mano sobre un monitor o televisor.

Sin embargo, en 1997, fueron los responsables de un gran acontecimiento, un hito que cambió el mundo de los juegos con el lanzamiento del Rumble Pack, este era un dispositivo conectado directamente al control de la consola que hacía vibrar nuestras manos al ritmo de lo que acontecía en los videojuegos.

En efecto, se convirtió en una opción estándar de todos los mandos de juegos actuales como, por ejemplo, los controles de la PlayStation 4 y 5, Xbox, y cualquier otro.

Pasamos ahora al 2007, donde fue presentado el Falcon, de Novint —un dispositivo táctil 3D. Está diseñado para la emulación de texturas, impulso de distintos objetos de un escenario virtual o inercia.

A ciencia cierta, ¿cuáles son sus principales aplicaciones?

Ahora bien, ¿quieres conocer más sobre las principales aplicaciones de la tecnología háptica? A continuación, detallaremos 4 de los usos más comunes de este avance digital con sus respectivos ejemplos más recientes.

¡Verás que son más de los que creías!

1. Gaming

Los videojuegos parecen ser la industria que actualmente tiene más que ganar con este avance tecnológico. Así como lo mencionamos en el punto anterior, las consolas abrieron el camino para la introducción de las hápticas en la vida de los consumidores.

La implementación perfecta se vería como la «Holodeck» de Star Trek: una realidad virtual totalmente inmersiva, con objetos digitales tangibles y la capacidad de caminar libremente sin preocuparse por chocar contra las paredes.

Pero mientras esperamos eso, tendrán que funcionar una variedad de dispositivos que ayuden a las personas a olvidar que sus cuerpos todavía están en el mundo real.

Sony: DualSense Controller

El controlador de la PlayStation 5 es capaz de realizar vibraciones precisas que complementan los escenarios del juego.

PlayStation ha recorrido un largo camino desde que lanzó su primer gamepad háptico, el controlador «DualShock«, en 1997, incorporando la tecnología «rumble» utilizando pesos unidos a motores giratorios para la creación de vibraciones fuertes y repetitivas.

En cambio, el DualSense utiliza electricidad para hacer vibrar pequeñas bobinas de metal, lo que resulta en vibraciones mucho más precisas.

También tiene activadores adaptivos, que los desarrolladores de juegos pueden programar para proporcionar resistencia en determinadas circunstancias cuando los jugadores los ponen en marcha.

Esto puede hacer que el juego se sienta más realista, por ejemplo, imitando un atasco de arma o dando la resistencia adecuada cuando el avatar está tirando de un objeto.

2. Ordenadores móviles y computadoras

Cuando se trata de smartphones, tabletas y computadoras, esta innovación no solo es divertida, sino que también cumple el importante propósito de guiar a los usuarios y contribuir a que las interacciones digitales sean más claras.

Apple sigue siendo dominante cuando se trata de este tipo de innovaciones, pero los competidores están comenzando a ponerse al día:

Apple: Tactic Engine

Apple utiliza tecnología de actuador resonante lineal, en lugar de motores ponderados para proporcionar retroalimentación háptica en dispositivos móviles y laptops.

Lenovo: Haptics Touchpad

Lenovo comenzó a implementar los trackpads hápticos en sus últimas laptops. Esto disminuye la probabilidad de una avería física debido a que eliminan el proceso mecánico de un botón, es decir, simulan el sonido y la sensación de cliqueo; prologando la vida útil del dispositivo.

3. Apollo: dispositivos wearables de bienestar

Gran parte de la tecnología háptica portátil está orientada a los juegos, pero también se puede utilizar para otros tipos de entretenimiento como escuchar música.

Algunos incluso utilizan sensaciones hápticas como una forma de aumentar el bienestar mental y emocional.

Este dispositivo utiliza esta herramienta por sí mismo, para crear una sensación relajante que ayuda a los usuarios a sentirse tranquilos y relajados.

Puede parecer un reloj inteligente, pero el dispositivo portátil de Apollo está más preocupado por la salud emocional que por mostrar aplicaciones en su superficie.

Se puede usar en la muñeca o el tobillo y utiliza vibraciones para contribuir con la tranquilidad y energía de los individuos.

4. Automóviles: conducción más segura

La famosa compañía de automóviles de lujo, Audi, utiliza la retroalimentación háptica permitiéndoles a los conductores mantener la vista y concentrarse en la carretera, en lugar de en las pantallas.

El vehículo eléctrico 2021 de Audi tiene esta tecnología incorporada en un par de características, incluida la pantalla táctil del vehículo y los botones en el volante.

Las pantallas táctiles son especialmente difíciles de navegar mientras se conduce, pero la retroalimentación háptica puede permitirle al conductor saber si un botón se seleccionó correctamente, ahorrándole una mirada adicional a la pantalla.

Beneficios de la tecnología háptica para la capacitación

Hasta ahora, la tecnología háptica ha sido ampliamente explorada en la industria de la formación médica con muchas aplicaciones dirigidas a la formación en procedimientos médicos como, por ejemplo, formación quirúrgica mínimamente invasiva, cirugía guiada por robot, inserción de agujas, odontología, entre otros.

También es aplicada para la rehabilitación —reentrenamiento de habilidades motoras- y la industria de los videojuegos para mejorar la experiencia del usuario a través del realismo de la app.

Los avances de este programa durante la última década, así como las caídas de precios, están aumentando rápidamente la viabilidad de la tecnología háptica en las interfaces de eLearning, representando una de las tendencias educativas en la academia 4.0.

Es principalmente aplicada en los campos y materias que requieren una comprensión de conceptos abstractos que involucran fuerzas complejas.

Las interfaces de este tipo generalmente se implementan junto con otra visual y pueden aprovechar los estándares Web3D específicos como X3D, para explorar todo el potencial de los gráficos 3D basados en la web.

Si bien aún no se ha logrado la integración a gran escala, con los sistemas de gestión de aprendizaje —LMS- se han propuesto y evaluado interfaces visuales-hápticas en una variedad de ámbitos, incluyendo:

Física

Para la ilustración de conceptos difíciles y abstractos como las leyes hidráulicas, facilitando a los estudiantes la comprensión de los principios fundamentales mientras los mantiene activamente involucrados en el proceso de aprendizaje.

Fuerzas complejas como la precesión y conceptos como coeficientes de fricción estática vs cinética, así como conceptos de electromagnetismo difíciles de ilustrar como, por ejemplo, las fuerzas que actúan sobre los electrones cuando pasan a través de campos electromagnéticos.

Interfaces viso-hápticas de química

Es utilizado en la química en lo que respecta a la simulación de fuerzas a nivel molecular para una mejor ilustración de las interacciones intermoleculares y el comportamiento de los átomos.

Biología

Utilizando fuerzas de modelado en estructuras biológicas y nano-manipulación que permite una mejor comprensión de la biología celular y fenómenos relacionados.

Ingeniería

La ingeniería puede beneficiarse específicamente de las interfases táctiles debido a una gran cantidad de fuerzas e interacciones que ocurren en sus sistemas como las fuerzas en sistemas mecánicos complejos de poleas e inercia.

Historia y cultura

Por último, pero no menos importante, aprender historia y cultura puede beneficiarse al permitir la interacción con artefactos antiguos en museo virtuales.

Industria 4.0

La industria 4.0 es una fiel beneficiada de la academia 4.0, después de todo, ambas tratan de explicarle al mundo cómo la cuarta revolución industrial cambia y mejora los procesos de manufactura o empresariales en general.

En este sentido, se mantiene en constante desarrollo buscando que los alumnos, docentes o trabajadores dominen herramientas que ayuden a la industria a predecir el proceso, tendencias del futuro e incluir el tacto en la virtualización del proceso para una fabricación de productos más eficiente.

Esta tendencia mundial sobre la industria 4.0 hace que cualquier involucrado deba integrarse directa o indirectamente con todas las tecnologías emergentes relacionadas con la industria.

Por lo tanto, la academia 4.0 es la opción ideal para la capacitación y así, desarrollar proyectos académicos y empresariales utilizando el Internet de las cosas (IoT), IoT industrial, realidad aumentada o mixta.

De este modo, estaremos combinando el uso de sensores instalados en los equipos, conectividad —Internet- y plataformas.

Alcances de la tecnología háptica en la industria

Ser capaz de tocar y sentir dentro de realidades extendidas agrega un nivel de inmersión completamente nuevo a la experiencia de VR. A continuación, vamos a señalar algunas de las ventajas más relevantes que la tecnología háptica puede ofrecer a la industria:

Mejor experiencia del cliente

Desde el punto de vista del marketing, la tecnología háptica proporciona un eslabón perdido crucial en la cadena que une a los clientes con sus experiencias inmersivas.

Ver un producto mediante la VR es una cosa, pero poder extender la mano y tocarlo crea un nivel completamente nuevo que fortalecerá su vínculo con la marca y los productos o servicios.

En lugar de simplemente interactuar con los clientes a nivel audio-visual, esta novedosa herramienta permite a las organizaciones estimular sentidos más profundos de manera única para mejorar la experiencia del usuario y diferenciar nuestra oferta de la competencia.

Al implementar técnicas y estrategias vanguardistas, promueve la visibilidad de la marca, lo que permite tomar una mayor cuota de mercado y mejorar la ventaja competitiva.

Aprendizaje y formación optimizados

El uso de dispositivos hápticos es particularmente beneficioso en cualquier situación en la que sea importante que el estudiante o trabajador experimente una simulación realista de fuerzas.

Por ejemplo, en la formación médica, a un alumno se le enseña a palpar a un paciente tocando un órgano o zona del cuerpo.

Si bien las plataformas de entretenimiento de VR pueden crear simulaciones visuales de situaciones médicas, sin la presencia de hápticos para registrar y monitorear la presión ejercida por el estudiante sobre su paciente simulado, el ejercicio es inútil.

Por otro lado, también puede contribuir enormemente en la industria manufacturera al poder visualizar y palpar la materia prima o productos antes de siquiera elaborarlos, reduciría los costos, aumentaría la eficiencia y garantiza que producto final sea de buena calidad.

Representa una solución dentro de la ingeniería digital que puede integrarse exitosamente con el IoT industrial, plataformas profesionales para la creación de experiencias 3D e incluso, como ya lo conversamos anteriormente, la academia 4.0.

En esta misma línea, al ser una tecnología novedosa y con un gran futuro por delante, representará una gran carrera respecto a las competencias industriales más relevantes de la actualidad.

Colaboración a un nivel superior

Otra de las ventajas de la tecnología háptica desde un punto de vista colaborativo, es un aumento masivo de la «presencia», un término utilizado para describir la sensación de estar realmente «presente» en una simulación virtual, dentro de las plataformas de colaboración de VR.

Al agregar elementos de tacto y sensación a la experiencia, la háptica hace que sea mucho más fácil para los usuarios sumergirse completamente en el entorno virtual, aumentando así si enfoque y capacidad para interactuar con otros en diferentes proyectos y departamentos.

¿Qué le depara el futuro a la tecnología háptica?

Si bien la noción de poder tocar y sentir objetos que no existen dentro de nuestra realidad alguna vez pareció imposible, la llegada de la tecnología háptica lo cambiará todo.

Al igual que lo hicieron las videoconferencias y la colaboración en 2020, y la tecnología de realidad aumentada, virtual y mixta continuará haciéndolo en los próximos años.

Los hápticos transformarán la forma en que los humanos interactúan, comunican, aprenden y evolucionan, tanto en el consumidor como en los niveles empresariales.

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Capacitación en la industria 4.0.

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