Verso un Contatto Virtuale Tangibile
I tessuti intelligenti stanno rendendo la realtà virtuale più immersiva e permettendo agli indossatori di provare la sensazione del contatto fisico. Un sottile film in grado di trasmettere sensazioni tattili è in grado di trasformare i tessuti in una seconda pelle virtuale. Per i bambini gravemente malati nei reparti di isolamento ospedaliero, questa nuova tecnologia offre loro la possibilità di sentire la vicinanza fisica dei loro genitori durante le visite simulate al computer e di rivivere la sensazione di essere abbracciati o coccolati.
Presentazione alla Fiera di Hannover
Un team di ricerca guidato dai Professori Stefan Seelecke e Paul Motzki dell’Università di Saarland presenterà la tecnologia di questi tessuti intelligenti alla fiera di Hannover dal 22 al 26 aprile (Padiglione 2, Stand B10).
Una mano sulla spalla, una carezza sul braccio o un semplice abbraccio: Il contatto umano può portare calma, conforto e vicinanza, un senso di sicurezza e di protezione. Quando le cellule nervose della nostra pelle vengono stimolate dal tocco, numerose parti del nostro cervello vengono attivate, causando cambiamenti immediati nella biochimica del nostro corpo. Vengono rilasciati ormoni e molecole di segnalazione, tra cui l’ossitocina, che crea un senso di benessere e di legame.
Le videochiamate, d’altra parte, tendono a lasciarci freddi. Ci manca la vicinanza e il legame emotivo che gli incontri di persona producono. Ma cosa succede quando la vicinanza fisica è essenziale, quando i bambini sono gravemente malati, ma i loro genitori non possono visitarli? Quando il contatto fisico non è possibile a causa di un sistema immunitario indebolito?
Un team di ricerca interdisciplinare dell’Università di Saarland, dell’Università di scienze applicate htw Saar, del Centro per la meccatronica e la tecnologia di automazione (ZeMA) e del Centro tedesco per l’intelligenza artificiale (DFKI) sta lavorando su una tecnologia che consentirà ai bambini nei reparti di isolamento ospedaliero di sentire in modo molto naturale la vicinanza fisica dei loro genitori durante le visite virtuali.
Il progetto “Multi-Immerse” si trova all’interfaccia tra la scienza ingegneristica, la neurotecnologia, la medicina e l’informatica e i membri del team di ricerca stanno sviluppando modi per realizzare incontri virtuali multisensoriali tra individui. L’obiettivo è creare una nuova tecnologia che permetta ai giovani pazienti di vedere, sentire e sentire i loro genitori e fratelli in modo il più realistico possibile in modo che i bambini vivano un forte senso di interazione fisica stretta anche se sono fisicamente separati.
Il gruppo di ricerca guidato dai Professori Stefan Seelecke e Paul Motzki presso l’Università di Saarland e ZeMA a Saarbrücken è responsabile del lato tattile del progetto e della creazione di sistemi tecnici che offrono un senso del tatto realistico. Gli ingegneri di Saarbrücken sono esperti nell’uso di sottili film di silicone per conferire nuove capacità alle superfici.
Hanno sviluppato film che sono solo di 50 micrometri di spessore e che possono essere indossati come una seconda pelle. Proprio come la nostra pelle è l’interfaccia del nostro corpo con il mondo esterno, questi film ultratrinchi sono l’interfaccia del corpo con il mondo virtuale. L’obiettivo è creare una sensazione di tocco realistica da interazioni tra persone in un ambiente virtuale.
Quando incorporati nei tessuti, questi film ad alta tecnologia permettono al bambino di sperimentare il contatto quando la madre o il padre accarezza un altro tessuto intelligente altrove.
“I film, noti come elastomeri dielettrici, agiscono sia come sensori – rilevando l’ingresso tattile dalla mamma o dal papà – sia come attuatori – che trasmettono questi movimenti al bambino”, ha spiegato il Professor Seelecke, che dirige il Laboratorio di Sistemi di Materiali Intelligenti presso l’Università di Saarland.
Quando funziona come sensore, il film è in grado di riconoscere con molto alta precisione come una mano o un dito preme o allunga il film mentre lo sfiora. Questa deformazione fisica causata dalla mano dei genitori viene quindi riprodotta esattamente in un secondo tessuto che è a contatto con la pelle del bambino, dando al bambino l’impressione realistica di essere accarezzato sul braccio, ad esempio.
“Uno strato altamente flessibile elettricamente conduttivo viene stampato su ciascun lato del film ultratrinco per creare quello che è noto come un elastomero dielettrico. Se applichiamo una tensione al film elastomerico, gli elettrodi si attraggono reciprocamente, comprimendo il polimero e facendolo espandere lateralmente, aumentando così la sua superficie”, ha detto il Professor Paul Motzki, che detiene una cattedra trasversale in sistemi di materiali intelligenti per produzione innovativa presso l’Università di Saarland e presso ZeMA.
Anche il più piccolo movimento del film altera la sua capacità elettrica, che è una grandezza fisica che può essere misurata con precisione. Quando un dito scorre sul film, il film si deforma e a ciascuna posizione individuale del film può essere assegnato un valore esatto della capacità elettrica. Una sequenza di questi valori di capacità misurati rappresenta il percorso che il dito compie mentre si muove. Il film è quindi il proprio sensore flessibile che può riconoscere come viene deformato.
Conoscendo come si correlano i valori di capacità e le deformazioni del film, i ricercatori possono utilizzare il tessuto intelligente per trasferire il movimento di carezza della mano dei genitori al braccio del bambino. Il team di ricerca è in grado di controllare con precisione il movimento del film elastomerico. Combinando i dati di capacità e gli algoritmi intelligenti, il team ha sviluppato un’unità di controllo che può prevedere e programmare sequenze di movimento e quindi controllare con precisione come il film elastomerico si deforma.
“Possiamo far sì che il film esegua movimenti di flessione continuamente controllati in modo che eserciti una pressione crescente sulla pelle, oppure possiamo farlo rimanere in una posizione fissa”, ha spiegato la dottoranda Sipontina Croce, che sta svolgendo una ricerca dottorale nel progetto. Possono anche creare movimenti di tocco a una frequenza specificata. L’ampiezza e la frequenza del movimento possono essere regolate con precisione.
Alla fiera di Hannover di quest’anno, il team dimostrerà la propria tecnologia con un “orologio” che ha un film intelligente applicato sul retro. “Possiamo creare catene di questi componenti intelligenti in modo che possano trasmettere lunghi movimenti di carezza. Per fare ciò, interconnettiamo i componenti in modo che possano comunicare e cooperare collettivamente all’interno di una rete”, ha spiegato Motzki.
Questa tecnologia di tessuti intelligenti è economica, leggera, silenziosa ed efficiente dal punto di vista energetico. Fornendo un elemento tattile ai giochi al computer, la nuova tecnologia a film elastomerico può anche essere utilizzata per rendere l’esperienza di gioco più realistica. In progetti correlati, gli ingegneri hanno utilizzato la loro tecnologia per creare guanti interattivi per futuri processi di produzione industriale, o per creare la sensazione di un “pulsante” o “cursore” tattile su schermi piatti di vetro, portando letteralmente una nuova dimensione alle interazioni touchscreen.
Alla fiera di Hannover di quest’anno, gli esperti di materiali intelligenti di Saarbrücken presenteranno altri sviluppi che utilizzano elastomeri dielettrici, come camicie o suole sensoriali, o componenti industriali come pompe, pompe per vuoto e attuatori ad alte prestazioni.
