Haptics Explicado: Definição, Benefícios e Aplicações no Mundo Real

Haptics Explicado: Definição, Benefícios e Aplicações no Mundo Real

O termo háptico deriva da palavra grega "haptikos", que significa sentido do tato. O sentido do tato pode ser categorizado como ativo e passivo. Háptico é principalmente associado ao tato ativo para comunicar ou reconhecer itens.

Pode se referir a qualquer forma de interação envolvendo tato. Por exemplo:

• No campo da comunicação não verbal, háptico refere-se às maneiras pelas quais animais e pessoas se comunicam e interagem via sentido do tato.
• Em termos de percepção, háptico significa literalmente a capacidade "de agarrar algo".
• Em tecnologia, háptica refere-se a criar uma experiência de tato aplicando forças, movimentos ou vibrações ao usuário.

Neste artigo, focamos nos aspectos tecnológicos da háptica, incluindo sua história, implementação e aplicações. Vamos começar com o básico: o que realmente é háptica?

Definição: Háptica é a ciência de aplicar sensação tátil e controle à interação humana com aplicações de computador. Um dispositivo háptico envolve contato físico entre um usuário e um computador através de um dispositivo de entrada-saída, como controles de jogo e joysticks.

Como a Háptica é Implementada?

A tecnologia háptica pode ser implementada de duas formas: Vibração e Feedback de Força

1. Vibração: A maioria dos dispositivos eletrônicos oferece feedback háptico via vibração. A vibração é geralmente gerada por um motor elétrico consistindo de uma massa desequilibrada em seu eixo de acionamento. Quando o eixo gira, gira a massa irregular, fazendo o dispositivo anexado tremer.

Dispositivos modernos, como iPhones e MacBooks, usam vibração para fornecer feedback háptico. No entanto, em vez de motores elétricos, usam uma bobina de voz magnética para gerar vibração. A massa se move de forma recíproca, fornecendo tempos de resposta mais curtos e imagens hápticas precisas.

2. Feedback de força: Muitos dispositivos usam motores para controlar o movimento de objetos segurados pelo usuário. Sistemas de assistência ao motorista e jogos de corrida são os melhores exemplos de tais dispositivos. Eles giram o volante e pressionam o acelerador ou freio para simular forças experimentadas ao dirigir um veículo real.

Aplicações

As versões mais antigas de tecnologia háptica foram primeiro utilizadas em aviões grandes que apresentavam sistemas de feedback negativo de detecção de erro. Eram usadas para fornecer aviso de condições de voo perigosas para que operadores pudessem "sentir" e contornar barreiras invisíveis.

Um colete de feedback de força Aura Interactor | Crédito da imagem: Wikimedia

No início da década de 1970, o primeiro sistema de comunicação tátil foi desenvolvido no Bell Telephone Lab. Duas décadas depois, dispositivos vestíveis de feedback de força e sistemas com mecanismos de interface háptica pessoal foram desenvolvidos.

Hoje, a tecnologia háptica tem dezenas de aplicações, variando de robótica e medicina a realidade virtual.

1. Desktops e dispositivos móveis

Motor Taptic embutido em um iPhone | Crédito da imagem: iFixit

A Apple introduziu o design de trackpad tátil na série MacBook. Em 2015, a empresa incorporou trackpads "Force Touch" em todos os MacBooks, que simulam cliques com um Taptic Engine. Esta tecnologia de toque por força usa sensores de pressão para adicionar outro método de entrada aos dispositivos Apple.

A maioria dos smartphones usa feedback háptico tátil para avisar usuários que um toque foi aceito. Alguns dispositivos usam tecnologia háptica de superfície que cria efeitos hápticos em telas sensíveis ao toque e outras superfícies físicas.

Além disso, dispositivos de exibição tátil fornecem informação gráfica e textual usando o sentido do tato. São incrivelmente úteis para auxiliar pessoas surdas ou cegas.

2. Jogos de vídeo

Controle Xbox One possui tecnologia Impulse Trigger

Jogos de arcade, como Fonz, começaram a usar feedback háptico em meados da década de 1970. No final do século 20, dispositivos hápticos como joysticks, controles de jogo e volantes tornaram-se comuns.

Hoje, vários joysticks e controles de console vêm com dispositivos de feedback embutidos, incluindo tecnologia Impulse Trigger da Microsoft e tecnologia DualShock da Sony.

Em 2018, a Razer revelou um headset sem fio chamado Nari Ultimate com um par de drivers hápticos de ampla frequência. A Sony também está considerando incluir resistência nos controles de gatilho para permitir feedback háptico mais preciso nos controles do PlayStation 5.

3. Automotivo e aviação

A tecnologia de feedback háptico também foi integrada em grandes painéis de controle touchscreen instalados nos painéis de veículos. Aumenta a segurança fornecendo confirmação de comandos de toque para que o motorista não precise tirar os olhos da estrada.

Também fornece informação háptica adicional, como padrão de vibração de alerta ao dirigir acima do limite de velocidade.

A indústria da aviação também adotou tecnologia háptica para comunicar como a manobrabilidade é afetada por limites do envelope de voo. Sistemas hápticos usam feedback de força e rigidez para mitigar o risco de pilotos entrarem em estados de voo inseguros, como estol, excesso de velocidade ou fatores de carga excessivos.

4. Robótica

A nova tecnologia de controle robótico chamada háptica está sendo desenvolvida para realizar tarefas complexas via telepresença. Robôs cirúrgicos, por exemplo, permitem que médicos operem do outro lado do mundo, ou manipulem itens muito pequenos/apertados para suas mãos.

Vários estudos mostraram que incorporar feedback háptico ao controle de robôs melhora a precisão e reduz danos a tecidos. Também pode permitir que médicos treinem em pacientes que existem apenas em realidade virtual enquanto obtêm a sensação real de corte e sutura.

Estes tipos de robôs também seriam úteis em várias situações, como resgatar pessoas de desastres, desarmar bombas ou reparar instrumentos de espaçonaves sem preparar para uma caminhada espacial.

Pesquisadores conseguiram desenvolver uma luva háptica com 120 atuadores microfluidos que empurram contra a pele do usuário da mesma forma que um objeto real faria. Quando montada em uma mão robótica antropomórfica avançada, pode sentir tudo que as pontas dos dedos de uma pessoa podem sentir, incluindo temperatura, força e vibração.

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5. Medicina

Haptics de Mão Inteira | Crédito: Centro de Análise de Imagem

No campo médico, interfaces hápticas são usadas para treinamento de procedimentos invasivos, como radiologia intervencionista e laparoscopia, bem como para treinamento de estudantes de odontologia.

O Centro de Análise de Imagem trabalha neste campo há mais de uma década: desenvolveram o sistema HASP que combina visualização estereoscópica com feedback háptico de alta fidelidade para permitir testes pré-operatórios para restauração de fragmentos ósseos.

Também projetaram uma ferramenta de escultura háptica flexível, uma ferramenta de alinhamento háptico para montagem visual, e háptica de mão inteira com displays 3D verdadeiros.

6. Realidade Virtual (VR)

Jaqueta háptica da NeoSensory

A tecnologia de háptica em Realidade Virtual oferece uma dimensão extra ao mundo artificial ao permitir que usuários sintam o ambiente virtual via sentido do tato, além da percepção audiovisual.

Muitas empresas estão lançando produtos hápticos intrigantes, como trajes hápticos de torso ou corpo inteiro, para proporcionar uma experiência verdadeiramente imersiva.

A Disney, por exemplo, fez uma Force Jacket que simula experiências físicas para pessoas vestindo-a. É uma jaqueta de 2,3 kg controlada por software com um sistema de válvulas que infla e desinfla 26 compartimentos de ar. A jaqueta é projetada para ser usada na indústria de jogos e entretenimento.

Outra empresa chamada NeoSensory está desenvolvendo uma jaqueta háptica que permite ao usuário sentir a parede que roçou, o toque de outro avatar, um abraço, gotas de chuva, tiros e até explosões.

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Em resumo, o futuro da tecnologia háptica não se limita a teleoperações e simuladores. Em vez disso, é integrada à toda experiência humana. Permitirá que mais e mais pessoas experimentem coisas que de outra forma nunca teriam.