Háptica Explicada: Definición, Beneficios y Aplicaciones en el Mundo Real

Háptica Explicada: Definición, Beneficios y Aplicaciones en el Mundo Real

El término háptico deriva de la palabra griega "haptikos", que significa sentido del tacto. El sentido del tacto se puede categorizar como activo y pasivo. La háptica se asocia principalmente con el tacto activo para comunicar o reconocer objetos.

Puede referirse a cualquier forma de interacción que involucre el tacto. Por ejemplo:

• En el campo de la comunicación no verbal, háptico se refiere a las formas en que animales y personas se comunican e interactúan mediante el sentido del tacto.
• En términos de percepción, háptico significa literalmente la capacidad de "agarrar algo".
• En tecnología, la háptica se refiere a crear una experiencia de tacto aplicando fuerzas, movimientos o vibraciones al usuario.

En este artículo, nos hemos centrado en los aspectos tecnológicos de la háptica, incluyendo su historia, implementación y aplicaciones. Empecemos con lo básico: ¿qué es realmente la háptica?

Definición: La háptica es la ciencia de aplicar sensación y control táctil a la interacción humana con aplicaciones informáticas. Un dispositivo háptico implica contacto físico entre un usuario y una computadora a través de un dispositivo de entrada-salida, como mandos de juegos y joysticks.

¿Cómo se Implementa la Háptica?

La tecnología háptica se puede implementar de dos formas: Vibración y Retroalimentación de Fuerza

1. Vibración: La mayoría de dispositivos electrónicos ofrecen retroalimentación háptica vía vibración. La vibración se genera usualmente por un motor eléctrico que consiste en una masa desequilibrada en su eje de transmisión. Cuando el eje rota, gira la masa irregular, causando que el dispositivo adjunto tiemble.

Los dispositivos modernos, como iPhones y MacBooks, usan vibración para proporcionar retroalimentación háptica. Sin embargo, en lugar de motores eléctricos, usan una bobina de voz magnética para generar vibración. La masa se mueve de manera recíproca, proporcionando tiempos de respuesta más cortos e imágenes hápticas precisas.

2. Retroalimentación de fuerza: Muchos dispositivos usan motores para controlar el movimiento de objetos sostenidos por un usuario. Los sistemas de asistencia al conductor y los videojuegos de carreras son los mejores ejemplos de tales dispositivos. Rotan el volante y presionan el acelerador o freno para simular las fuerzas experimentadas al conducir un vehículo real.

Aplicaciones

Las primeras versiones de tecnología háptica se utilizaron primero en aviones grandes que contaban con sistemas de retroalimentación negativa de detección de errores. Se usaban para proporcionar advertencia de condiciones de vuelo peligrosas para que los operadores puedan "sentir" y sortear barreras invisibles.

Un chaleco de retroalimentación de fuerza Aura Interactor | Crédito de imagen: Wikimedia

A principios de la década de 1970, se desarrolló el primer sistema de comunicación táctil en Bell Telephone Lab. Dos décadas después, se desarrollaron dispositivos portátiles de retroalimentación de fuerza y sistemas con mecanismos de interfaz háptica personal.

Hoy, la tecnología háptica tiene docenas de aplicaciones, que van desde robótica y medicina hasta realidad virtual.

1. Dispositivos de escritorio y móviles

Motor Taptic integrado en un iPhone | Crédito de imagen: iFixit

Apple introdujo el diseño de trackpad táctil en la serie MacBook. En 2015, la empresa incorporó trackpads "Force Touch" en todos los MacBooks, que simulan clics con un Motor Taptic. Esta tecnología de toque de fuerza usa sensores de presión para añadir otro método de entrada a los dispositivos Apple.

La mayoría de los smartphones usan retroalimentación háptica táctil para que los usuarios sepan que un toque ha sido aceptado. Algunos dispositivos usan tecnología háptica de superficie que crea efectos hápticos en pantallas táctiles y otras superficies físicas.

Además, los dispositivos de pantalla táctil proporcionan información gráfica y de texto usando el sentido del tacto. Son increíblemente útiles para asistir a personas sordas o ciegas.

2. Videojuegos

El controlador Xbox One cuenta con tecnología Impulse Trigger

Los juegos de arcade, como Fonz, comenzaron a usar retroalimentación háptica a mediados de la década de 1970. A finales del siglo XX, dispositivos hápticos como joysticks, mandos de juegos y volantes se habían vuelto comunes.

Hoy, varios joysticks y controladores de consola vienen con dispositivos de retroalimentación integrados, incluyendo la tecnología Impulse Trigger de Microsoft y la tecnología DualShock de Sony.

En 2018, Razer presentó un auricular inalámbrico llamado Nari Ultimate con un par de controladores hápticos de amplia frecuencia. Sony también está considerando incluir la resistencia de los controles de gatillo para permitir una retroalimentación háptica más precisa en los controladores de PlayStation 5.

3. Automoción y aviación

La tecnología de retroalimentación háptica también se ha integrado en grandes paneles de control táctil instalados en los salpicaderos de los vehículos. Aumenta la seguridad al proporcionar confirmación de comandos táctiles para que el conductor no tenga que apartar la vista de la carretera.

También proporciona información háptica adicional, como un patrón de vibración de alerta al conducir por encima del límite de velocidad.

La industria de la aviación también ha adoptado la tecnología háptica para comunicar cómo la maniobrabilidad se ve afectada por los límites del envolvente de vuelo. Los sistemas hápticos usan retroalimentación de fuerza y rigidez para mitigar el riesgo de que los pilotos entren en estados de vuelo inseguros, como pérdida de sustentación, exceso de velocidad o factores de carga excesivos.

4. Robótica

La nueva tecnología de control robótico llamada háptica se está desarrollando para realizar tareas complejas vía telepresencia. Los robots quirúrgicos, por ejemplo, permiten a los médicos operar desde el otro lado del mundo, o manipular objetos que son demasiado pequeños/estrechos para sus manos.

Varios estudios han demostrado que incorporar retroalimentación háptica al control de robots mejora la precisión y reduce el daño tisular. También puede permitir a los médicos entrenar en pacientes que solo existen en realidad virtual mientras obtienen la sensación de corte y sutura real.

Estos tipos de robots también serían útiles en diversas situaciones, como extraer personas de desastres, desactivar bombas o reparar instrumentos de naves espaciales sin prepararse para una caminata espacial.

Los investigadores han podido desarrollar un guante háptico con 120 actuadores microfluídicos que empujan contra la piel del usuario de la misma manera que lo haría un objeto real. Cuando se monta en la mano robótica antropomórfica avanzada, puede sentir todo lo que las yemas de los dedos de una persona pueden sentir, incluyendo temperatura, fuerza y vibración.

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5. Medicina

Háptica de Mano Completa | Crédito: Centro de Análisis de Imágenes

En el campo médico, las interfaces hápticas se usan para entrenamiento de procedimientos invasivos, como radiología intervencionista y laparoscopia, así como para entrenar estudiantes de odontología.

El Centro de Análisis de Imágenes ha trabajado en este campo por más de una década: han desarrollado el sistema HASP que combina visualización estéreo con retroalimentación háptica de alta fidelidad para permitir pruebas preoperatorias para restaurar fragmentos óseos.

También han diseñado una herramienta de esculpido háptico flexible, una herramienta de alineación háptica para ensamblaje visual, y la háptica de mano completa con verdaderas pantallas 3D.

6. Realidad Virtual (RV)

Chaleco háptico de NeoSensory

La tecnología háptica de Realidad Virtual ofrece una dimensión extra al mundo artificial al permitir a los usuarios sentir el entorno virtual vía el sentido del tacto, además de la percepción audiovisual.

Muchas empresas están lanzando productos hápticos intrigantes, como trajes hápticos de torso o cuerpo completo, para ofrecer una experiencia verdaderamente inmersiva.

Disney, por ejemplo, hizo una Chaqueta de Fuerza que simula experiencias físicas a las personas que la usan. Es una chaqueta de 5 libras controlada por software con un sistema de válvulas que infla y desinfla 26 compartimentos de aire. La chaqueta está diseñada para usarse en la industria del juego y entretenimiento.

Otra empresa llamada NeoSensory está desarrollando un chaleco háptico que permite al usuario sentir la pared que ha rozado, el toque de otro avatar, un abrazo, gotas de lluvia, disparos e incluso explosiones.

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En definitiva, el futuro de la tecnología háptica no se limita a teleoperaciones y simuladores. En cambio, se integra en toda la experiencia humana. Permitirá que más y más personas experimenten cosas que de otro modo nunca habrían experimentado.