Un equipo de investigación internacional ha desarrollado un sensor electrónico, que puede procesar señales táctiles y sin contacto. Esta "piel electrónica" podría proporcionar una mejor interfaz entre humanos y máquinas. Crédito:HZDR / D. Makarov
Mediante el hábil uso de los campos magnéticos, Científicos de Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) y la Universidad Johannes Kepler en Linz han desarrollado el primer sensor electrónico que puede procesar simultáneamente estímulos táctiles y sin contacto. Hasta ahora, los intentos anteriores no han logrado combinar estas funciones en un solo dispositivo debido a la superposición de señales de los diversos estímulos. Como el sensor se aplica fácilmente a la piel humana, podría proporcionar una plataforma interactiva perfecta para escenarios de realidad virtual y aumentada. Los investigadores han publicado sus resultados en la revista científica Comunicaciones de la naturaleza .
El órgano humano más grande, la piel, es probablemente la parte del cuerpo más funcionalmente versátil. No solo es capaz de diferenciar entre los más variados estímulos en segundos, pero también puede clasificar la intensidad de las señales en un amplio rango. Un equipo de investigación dirigido por el Dr. Denys Makarov del Instituto de Investigación de Materiales y Física de Rayos de Iones de HZDR, así como el Laboratorio de Electrónica Blanda dirigido por el Prof. Martin Kaltenbrunner en la Universidad de Linz, han logrado producir una contraparte electrónica con características similares. Según los científicos, su nuevo sensor podría simplificar enormemente la interacción entre humanos y máquinas, como explica Denys Makarov:"Las aplicaciones en la realidad virtual son cada vez más complejas. Por lo tanto, necesitamos dispositivos que puedan procesar y discriminar múltiples modos de interacción".
Los sistemas actuales, sin embargo, trabaje ya sea registrando solo el toque físico o rastreando objetos sin contacto. Ambas vías de interacción ahora se han combinado por primera vez en el sensor, que ha sido denominado un "sistema microelectromecánico magnético" (m-MEMS) por los científicos. "Nuestro sensor procesa las señales eléctricas de las personas sin contacto y las interacciones táctiles en diferentes regiones, "dice el primer autor de la publicación, el Dr. Jin Ge de HZDR, agregando, "y de esta manera, puede diferenciar el origen del estímulo en tiempo real y suprimir las influencias perturbadoras de otras fuentes ”. La base de este trabajo es el diseño inusual que elaboraron los científicos.
Flexibilidad en todas las superficies
En una fina película de polímero, primero fabricaron un sensor magnético, que se basa en lo que se conoce como Resistencia Magneto Gigante (GMR). Esta película, a su vez, se selló con una capa de polímero a base de silicio (polidimetilsiloxano) que contenía una cavidad redonda diseñada para alinearse con precisión con el sensor. Dentro de este vacío los investigadores integraron un imán permanente flexible con puntas piramidales que sobresalen de su superficie. "El resultado recuerda más a la película adhesiva con adornos ópticos, ", comenta Makarov." Pero este es precisamente uno de los puntos fuertes de nuestro sensor. "Así es como sigue siendo tan excepcionalmente flexible:se adapta perfectamente a todos los entornos. Incluso en condiciones de curvas, funciona sin perder su funcionalidad. De este modo, el sensor se puede colocar muy fácilmente, por ejemplo, en la yema del dedo.
Precisamente de esta manera los científicos probaron su desarrollo. Jin Ge explica:"En la hoja de una margarita colocamos un imán permanente, cuyo campo magnético apunta en la dirección opuesta al imán conectado a nuestra plataforma ". Cuando el dedo ahora se acerca a este campo magnético externo, la resistencia eléctrica del sensor GMR cambia:baja. Esto ocurre hasta el momento en que el dedo toca la hoja. En este momento, se eleva abruptamente porque el imán permanente incorporado se presiona más cerca del sensor GMR y, por lo tanto, se superpone al campo magnético externo. "Así es como nuestra plataforma m-MEMS puede registrar un cambio claro de la interacción sin contacto a la interacción táctil en segundos, "dice Jin Ge.
Haga clic en lugar de hacer clic, hacer clic, hacer clic
Esto permite que el sensor controle selectivamente tanto objetos físicos como virtuales, como demuestra uno de los experimentos realizados por el equipo:en una placa de vidrio con la que proporcionaron un imán permanente, los físicos proyectaron botones virtuales que manipulan condiciones reales, como la temperatura ambiente o el brillo. Utilizando un dedo en el que se ha aplicado la "piel electrónica", Los científicos pudieron seleccionar primero la función virtual deseada sin contacto mediante la interacción con el imán permanente. Tan pronto como el dedo tocó el plato, la plataforma m-MEMS cambió automáticamente al modo de interacción táctil. Entonces se podría usar una presión ligera o fuerte, por ejemplo, para bajar o aumentar la temperatura ambiente en consecuencia.
Los investigadores redujeron una actividad que anteriormente había requerido varias interacciones a solo una. "Esto puede parecer un pequeño paso al principio, ", dice Martin Kaltenbrunner." A largo plazo, sin embargo, se puede construir una mejor interfaz entre humanos y máquinas sobre esta base ". Esta" piel electrónica ", además de los espacios de realidad virtual, también podría usarse, por ejemplo, en ambientes estériles. Los cirujanos pueden utilizar los sensores para manipular equipos médicos sin tocarlos durante un procedimiento. lo que reduciría el peligro de contaminación.