Si susseguono i lavori destinati alla messa a punto di tecnologie in grado di abilitare la sensazione del tatto nel mondo virtuale e nelle interazioni uomo-macchina, per future possibili applicazioni che, dai videogiochi e dall’allenamento sportivo, arrivano all’ambito industriale e a quello medico-chirurgico.

TAKEAWAY

  • Tra i lavori in tema di feedback tattile nelle esperienze immersive, il progetto H-Reality, finanziato dall’UE e concluso a marzo del 2022, ha rappresentato un significativo passo avanti nello sviluppo di dispositivi indossabili che simulano il tatto e delle relative tecnologie atte ad abilitarli.
  • Più recentemente, lo studio della City University di Hong Kong ha illustrato un sistema elettrotattile wireless che eroga corrente attraverso elettrodi contenuti in un cerotto posto sul palmo della mano, lungo tutte le dita, ricreando la percezione legata al tocco fisico di un oggetto virtuale.
  • Tra le future possibili applicazioni – nella realtà immersiva – del sistema ideato dell’Ateneo cinese, oltre a quelle riferite a mondo virtuale dei videogiochi e dell’allenamento sportivo, anche gli interventi chirurgici da remoto e la gestione di macchinari ritenuti non sicuri per la salute dei lavoratori.

Quello della percezione tattile nella realtà immersiva è stato, fino a non molti anni fa, un tema ai margini della ricerca, superato – in quanto a metodologie e a tecnologie messe a punto – dai lavori sui contenuti digitali incentrati sulla stimolazione visiva e uditiva, in quanto immagini e suoni rimangono comunque elementi imprescindibili della realtà virtuale e della realtà aumentata.

Oggi, invece, è il feedback tattile il più possibile vivido, preciso e puntuale, a rappresentare la vera sfida nell’ambito delle esperienze immersive. Un esempio di lavori recenti in materia è un progetto in seno al programma Horizon 2020 dell’Unione Europe (H-Reality è il suo nome) – avviato nel 2018 e conclusosi a marzo del 2022 – il cui obiettivo è focalizzato attorno all’esperienza virtuale tangibile, da “toccare con mano”, destinata, in futuro, a divenire sempre più centrale, insieme agli strumenti in grado di abilitarla, tra cui i dispositivi indossabili che simulano il tatto.

In particolare, il team di ricerca si è concentrato sulla percezione tattile mediante vibrazioni (vibrotattilità), nonché sulle tecnologie tattili basate sugli ultrasuoni, le cui future applicazioni andranno dall’esecuzione di interventi chirurgici da remoto alla gestione, da una distanza minima di sicurezza, di macchinari pericolosi per la salute dei lavoratori.

Da un progetto europeo, passiamo allo studio di un Ateneo cinese (City University di Hong Kong), illustrato nell’articolo “Encoding of tactile information in hand via skin-integrated wireless haptic interface”, pubblicato su Nature Machine Intelligence, che descrive un sistema elettrotattile wireless capace, in qualità di interfaccia aderente alla pelle, di erogare corrente attraverso elettrodi posti sul palmo della mano, provocando così sensazioni tattili in chi la indossa e ricreando la percezione legata al tocco fisico di un oggetto virtuale. Vediamo insieme di che cosa si tratta.

Percezione tattile nella realtà immersiva: focus sul sistema VR e AR skin indossabile

In tema di percezione tattile nella realtà immersiva, le attuali interfacce (nella maggior parte dei casi si tratta di “guanti tattili”) impiegate dagli utenti VR e AR sono caratterizzate da un volume e da un peso che le rendono, in molti casi, scomode e poco flessibili per chi le indossa. Inoltre, tali peculiarità ne fanno dispositivi lontani dal riuscire a restituire sensazioni tattili il più possibile puntuali e naturali.

Ciò che, invece, il gruppo di studio cinese ha sviluppato è un’interfaccia tattile wireless morbida e ultrasottile, che aderisce alla pelle del palmo della mano come fosse un secondo strato di pelle.

Il sistema, mappando le soglie relative a diversi parametri elettrici – spiegano gli autori dello studio – «consente di acquisire dati di soglia personalizzati per riprodurre sensazioni tattili virtuali sulla mano con intensità di stimolazione ottimizzata per ogni utente, evitando, in questo modo, di causare dolore».

Quando, poi, gli utenti interagiscono con oggetti virtuali – effettuando un controllo accurato del livello delle sensazioni, della percezione temporale e spaziale – l’interfaccia restituisce un feedback personalizzato.

Nel dettaglio, l’interfaccia è costituita da due unità: la prima rappresenta il pannello di controllo (dunque, contiene il modulo wireless e la batteria ricaricabile) e viene posta sull’avanbraccio del soggetto; la seconda (l’interfaccia tattile) è data da un cerotto contenente elettrodi a base di idrogel, la cui superficie va ad aderire alle dita e al palmo della mano.

Le dimensioni dell’unità di controllo sono 5 cm x 5 cm x 2,1 mm e la tecnologia di comunicazione wireless adottata è Bluetooth Low Energy (BLE).

Lo spessore del cerotto, invece, è compreso tra 220 µm e 1 mm (la distanza media tra ogni elettrodo disposto lungo tutta la superficie del palmo della mano è di circa 13 mm) e il suo tratto distintivo è la flessibilità, necessaria affinché chi lo indossa possa muovere liberamente le mani per interagire con oggetti e figure virtuali presenti nella realtà immersiva.

Schema illustrativo del sistema elettrotattile wireless sviluppato dalla City University di Hong Kong (Fonte: “Encoding of tactile information in hand via skin-integrated wireless haptic interface” - City University di Hong Kong - https://www.nature.com/articles/s42256-022-00543-y).
Schema illustrativo del sistema elettrotattile wireless sviluppato dalla City University di Hong Kong (Fonte: “Encoding of tactile information in hand via skin-integrated wireless haptic interface” – City University di Hong Kong).

Le potenziali applicazioni del sistema elettrotattile wireless

In tema di percezione tattile nella realtà immersiva, tornando al concetto di personalizzazione accennato, il sistema al quale ha lavorato il team cinese si fonda sul principio per cui ogni soggetto possiede una sensibilità diversa.

Dunque, il quantitativo di corrente erogato dagli elettrodi contenuti nel cerotto suscita sensazioni tattili differenti nelle mani di persone diverse. Ma non solo. Provoca sensazioni tattili diverse anche in diversi punti del palmo della mano di ognuno.

Ecco che, sulla base di dati di soglia del dolore personalizzati per ciascun utente, i segnali elettrotattili vengono inviati – su richiesta – in ogni punto delle dita e del palmo della mano con intensità e a intervalli di tempo tali da non causare fastidio e facendo, al contempo, attenzione che non siano troppo flebili per essere percepiti.

In ogni caso – sottolineano i ricercatori – l’interfaccia presenta una serie di misure di sicurezza, pensate per proteggere chi la indosserà da eventuali scosse elettriche. E la temperatura delle due unità del sistema viene mantenuta in un intervallo relativamente basso (tra 27 e 35,5°C), onde escludere problemi di natura termica durante il loro utilizzo prolungato.

Rientrano tra le future possibili applicazioni – nella realtà immersiva – del sistema VR e AR skin indossabile, oltre a quelle riferite a mondo virtuale dei videogiochi e all’allenamento sportivo, anche gli interventi chirurgici da remoto, la gestione di macchinari ritenuti non sicuri per la salute dei lavoratori e i controlli robotici remoti.

Se, nell’ambito delle due prime applicazioni citate, gli utenti che indossano la “seconda pelle” wireless potranno “avvertire”, sulla propria mano, il tocco di un oggetto appuntito o la sensazione di un animale che vi cammina sopra, oppure la percezione correlata all’afferrare un oggetto come una racchetta da tennis, nel caso dell’utilizzo da parte di un chirurgo, il feedback tattile riguarderà la presa del bisturi e il corpo del paziente, andando ad affinare l’operatività. La sensazione tattile legata agli oggetti virtuali in uno scenario industriale, invece, interesserà le macchine di produzione, compresi i dispositivi robotici.

Naturalmente, si tratta di applicazioni che prevedono ulteriori studi a approfondimenti da parte della comunità scientifica. Allo stato attuale, però, la ricerca brevemente illustrata rappresenta un ulteriore tassello dell’ampio mosaico che vede protagonista l’abilitazione della sensazione del tatto nel mondo virtuale e nelle interazioni uomo-macchina.

Scritto da:

Paola Cozzi

Caporedattrice Leggi articoli Guarda il profilo Linkedin