Toccare" gli oggetti con il guanto VR di ETH e EPFL

I ricercatori del Politecnico di Zurigo e dell'EPFL hanno sviluppato un guanto ultraleggero che consente agli utenti di "toccare" e manipolare oggetti virtuali. Il guanto, chiamato DextrES, pesa meno di otto grammi e fornisce a chi lo indossa un feedback aptico estremamente realistico. Offre inoltre una libertà di movimento senza precedenti grazie al futuro funzionamento a batteria.

Ingegneri e sviluppatori di software di tutto il mondo stanno lavorando allo sviluppo di tecnologie che consentano agli utenti di toccare, afferrare e manipolare oggetti virtuali, con la stessa sensazione di toccare qualcosa nel mondo reale. I ricercatori dell'EPFL e del Politecnico di Zurigo hanno appena compiuto un passo importante verso questo obiettivo con questo nuovo guanto aptico. Il DextrES non solo colpisce per il suo peso ridotto, ma fornisce anche un feedback estremamente realistico. È anche in grado di generare una forza di tenuta fino a 40 newton su ogni dito con una tensione di 200 volt e pochi milliwatt di potenza. E infine, ma non meno importante, ha la possibilità di funzionare in futuro con una batteria molto piccola. Queste proprietà, unite alle dimensioni ridotte del guanto (appena 2 mm di spessore), garantiscono una precisione e una libertà di movimento senza pari.

"Il nostro obiettivo era quello di sviluppare un dispositivo leggero che, a differenza dei guanti per la realtà virtuale esistenti, non richiedesse un esoscheletro ingombrante, pompe o cavi molto spessi", spiega Herbert Shea, responsabile del Soft Transducers Laboratory (LMTS) dell'EPFL. DextrES è stato testato con successo da volontari presso il Politecnico di Zurigo e sarà presentato a un pubblico di esperti in occasione del prossimo ACM Symposium on User Interface Software and Technology (UIST).

Tessuti, strisce metalliche ed elettricità

Il guanto è costituito da cotone e da sottili bande metalliche elastiche che corrono sulle dita. Queste fasce sono separate l'una dall'altra da un sottile isolante. Quando le dita di chi lo indossa entrano in contatto con un oggetto virtuale, l'unità di controllo applica una differenza di tensione tra le bande metalliche, che le fa aderire per attrazione elettrostatica. Questo genera a sua volta una forza frenante che blocca i movimenti delle dita o del pollice. Non appena la tensione viene interrotta, le fasce metalliche tornano a scorrere agevolmente e chi le indossa può muovere liberamente le dita.

Ingannare il cervello

Attualmente, DextrES è ancora alimentato da un cavo elettrico molto sottile. Tuttavia, grazie al basso voltaggio e alla potenza richiesta, una piccola batteria potrebbe eventualmente assumere questo compito. "Il sistema richiede così poca energia perché non genera movimento, ma lo rallenta", dice Shea. Sono ora necessari ulteriori test per capire quanto accuratamente debbano essere simulate le condizioni reali per offrire all'utente un'esperienza realistica. "La tecnologia dei sensori umani è molto sviluppata e complessa. Nelle articolazioni delle dita e nella pelle abbiamo un'alta densità di recettori diversi. La riproduzione di un feedback realistico durante l'interazione con gli oggetti virtuali è quindi una sfida importante, attualmente ancora irrisolta. Il nostro lavoro fa un passo avanti in questa direzione, concentrandosi in particolare sul feedback cinestetico", spiega Otmar Hilliges, responsabile del Laboratorio di tecnologie interattive avanzate del Politecnico di Zurigo.

Nell'ambito di questo progetto di ricerca congiunto, l'hardware è stato sviluppato presso il campus Microcity dell'EPFL a Neuchâtel, mentre il sistema di realtà virtuale è stato creato e i test con gli utenti sono stati effettuati presso il Politecnico di Zurigo. "La nostra collaborazione con il laboratorio LMTS dell'EPFL si è dimostrata perfetta. Ci permette di affrontare una delle sfide più antiche nel campo della realtà virtuale con una velocità e una precisione che altrimenti non sarebbero possibili", aggiunge Hilliges.

Il prossimo passo sarà aumentare la scala del dispositivo e utilizzarlo su altre parti del corpo utilizzando un tessuto conduttivo. "I videogiocatori sono oggi il mercato più grande. Tuttavia, esistono numerose altre potenziali aree di applicazione, in particolare nel settore sanitario, ad esempio per la formazione dei chirurghi. La tecnologia potrebbe essere utilizzata anche in applicazioni di realtà aumentata", afferma Shea.