I dispositivi indossabili CUTE potrebbero presto cambiare le nostre interazioni con i prodotti di consumo

Un team di ingegneri innovativi di Zurigo ha recentemente svelato un nuovo sistema sensoriale tattile che potrebbe rivoluzionare il modo in cui le persone comunicano con l'elettronica. Per anni, l'elettronica si è affidata a un sistema tattile basato su un attuatore a uno o due stadi. Pensa al ronzio del tuo telefono quando hai attivato la modalità silenziosa. I dispositivi indossabili CUTE hanno in programma di espandere queste capacità e realizzare dispositivi elettronici che sfruttano la tua pelle come mezzo di comunicazione.

Dispositivi indossabili, giochi e altri dispositivi elettronici sfruttano il feedback tattile per avvisarti di determinate condizioni. Il metodo più comune per fornire feedback tattile nell'elettronica è utilizzare attuatori. Questi piccoli motori possono essere accesi e spenti per fornire vibrazioni quando necessario.

Questo approccio è efficace nel segnalarti qualcosa, ma non sfrutta al massimo il fatto che la pelle è l'organo più esteso del corpo. È ricca di recettori sensoriali e può distinguere tra un leggero tocco e un pizzicotto. Pertanto, le capacità percettive della pelle vanno ben oltre la semplice vibrazione del telefono quando si riceve una chiamata. Riconoscendo un'opportunità persa, gli ingegneri hanno iniziato a creare un sensore tattile in grado di supportare molteplici tipi di interazioni.

Studio sui dispositivi indossabili CUTE

Il "Dispositivi indossabili elettroidraulici cutanei (CUTE) per piacevoli segnali tattili a banda larga"¹ studio è stato pubblicato su Advanced Science questo mese. Il suo studio approfondisce il concetto di utilizzo di muscoli artificiali elettrostatici auto-riparanti amplificati idraulicamente (HASEL) per creare dispositivi tattili più capaci.

I dispositivi indossabili CUTE possono fare molto di più che fornire il fastidioso ronzio tipico dei dispositivi elettronici odierni. Lo studio dimostra un'architettura di sistema e un nuovo dispositivo indossabile che offre diverse sensazioni tattili, tra cui pressione, pressione, sfregamento e altro ancora.

Fonte – Scienza avanzata

Il sensore azionato elettricamente può comunicare un'ampia gamma di sensazioni che si sono rivelate più piacevoli del tradizionale ronzio. Ad esempio, immagina di inviare un pizzico a qualcuno sui social media e che all'improvviso lo senta nella vita reale. Ora, porta il concetto oltre e immagina di condividere il tuo battito cardiaco con una persona cara dall'altra parte del pianeta.

Attuatore morbido

Per creare una sensazione di tocco realistica e vera, gli ingegneri hanno utilizzato attuatori elettroidraulici morbidi a cerniera. I dispositivi utilizzano un guscio termoplastico riempito di dielettrico liquido che consente loro di rimanere flessibili. Su ciascun lato del guscio, gli elettrodi causano la deformazione e l'alterazione della superficie quando viene applicata corrente, sfrecciando verso il centro del dispositivo. In particolare, il team ha ottenuto una corsa di attuazione di 2.44 mm.

In particolare, il dispositivo indossabile CUTE sfrutta una pila di dieci tasche attuatrici per migliorare la potenza e le capacità di attuazione. Gli attuatori di piccole dimensioni sono efficienti dal punto di vista energetico e consentono al dispositivo di personalizzare il feedback tattile per soddisfare un'ampia gamma di requisiti.

Test dei dispositivi indossabili CUTE

Gli ingegneri hanno testato il loro dispositivo indossabile CUTE su una varietà di parametri. Il team ha iniziato riunendo 14 partecipanti non imparentati per testare la riconoscibilità di ogni sensazione tattile. Il gruppo è stato suddiviso tra 7 donne e 7 uomini di età compresa tra 22 e 52 anni.

Ogni partecipante è stato fatto sedere su una sedia comoda. La mano non dominante è stata appoggiata su un bracciolo e sono stati utilizzati uno schermo, un mouse wireless e delle cuffie antirumore per attutire qualsiasi interferenza esterna. Gli ingegneri hanno quindi iniziato a comunicare tramite feedback tattile.

Dopo ogni cue, ai partecipanti è stato chiesto di determinare quale schema di tensione si adattasse meglio al feedback tattile. In totale, sono stati utilizzati sei cue di feed tattile con frequenze comprese tra 0 e 200 Hz. Ogni cue era lungo circa 6 secondi.

Dopo aver sentito il segnale, il partecipante ha quindi selezionato come si sentiva su un grafico emozionale. Questa parte del test ha aiutato gli ingegneri a determinare che i dispositivi indossabili CUTE forniscono un'esperienza confortevole. In particolare, l'unico feedback tattile classificato come fastidioso è stato quello tradizionale presente nel tuo cellulare.

Risultati del test sui dispositivi indossabili CUTE

I risultati del test sono stati impressionanti. Gli ingegneri hanno scoperto che il 97.9% dei partecipanti è riuscito a determinare con precisione ciascuno dei sei segnali con poco sforzo. In particolare, sei di quelli testati hanno ottenuto un punteggio perfetto, il che significa che sono riusciti a comunicare diverse sensazioni, dal rilassamento all'eccitazione, utilizzando il dispositivo. In modo impressionante, il dispositivo è risultato in grado di generare forze superiori a 2.3 N a distanze di +8.0 mm.

Vantaggi dei dispositivi indossabili CUTE

Molti vantaggi potrebbero rendere un sistema aptico più complesso e capace un punto di svolta. Immagina di poter dire chi ha chiamato senza guardare, basandoti sulla vibrazione o sulla sensazione che provi dal sensore. La capacità di fornire sensazioni tattili diversificate consente agli ingegneri di creare applicazioni più coinvolgenti e utili.

Terapia

Un altro motivo importante per cui molti considerano questa ricerca cruciale per la creazione dell'elettronica di domani è che la maggior parte dei sistemi aptici odierni si basa su attuatori pesanti. Questo requisito limita le dimensioni dei dispositivi elettronici in grado di fornire feedback aptico e ne aumenta il peso complessivo. L'architettura CUTE per dispositivi indossabili elimina questo problema creando un sensore di feedback compatto e personalizzato in grado di supportare anche i dispositivi indossabili più piccoli.

Confortevole

La comodità è uno degli aspetti principali che molti ingegneri di dispositivi indossabili sembrano dimenticare. Nessuno vuole sentirsi a disagio tutto il giorno, anche se questo significa poter rispondere alle chiamate dal polso. I dispositivi indossabili CUTE hanno un design ergonomico e materiali progettati per offrire la stessa sensazione della pelle umana. Inoltre, questi dispositivi non si surriscaldano, nemmeno dopo un uso prolungato. Pertanto, sono ideali per dispositivi indossabili a lungo termine e altre applicazioni in cui la leggerezza è la soluzione migliore.

silenzioso

Un altro grande vantaggio dei dispositivi indossabili CUTE è che sono progettati per essere silenziosi. Il tuo telefono potrebbe essere in modalità silenziosa, ma chiunque possa sentire la vibrazione in tasca. Inoltre, dovrai comunque estrarlo per vedere chi è, o dare un'occhiata al tuo smartwatch. I dispositivi indossabili CUTE eliminerebbero questo mistero consentendo di creare un feedback tattile speciale per ogni chiamante. Questo approccio offre maggiore discrezione quando necessario.

Cassetta di sicurezza

La sicurezza è la preoccupazione principale per gli utenti e gli sviluppatori di dispositivi indossabili CUTE. Questi dispositivi presentano una serie di elementi di design e protezione per garantire che non dobbiate preoccuparvi di folgorazione, incendio o altri possibili rischi. Ad esempio, i dispositivi indossabili CUTE incorporano una membrana elastomerica e un incapsulamento dell'attuatore a leva per prevenire qualsiasi pericolo per l'utente. Inoltre, il dispositivo utilizza solo elettrodi a bassa resistenza, riducendo ulteriormente i rischi di scosse.

Energy Efficient

Uno dei maggiori vantaggi della tecnologia indossabile CUTE è la sua efficienza energetica. L'unità testata ha dimostrato di aver richiesto solo 3.0 mW quando manteneva una posizione estesa. Questo basso consumo energetico significa che è possibile utilizzare più attuatori nei progetti. Inoltre, i dispositivi indossabili CUTE hanno una durata della batteria più lunga, il che li rende ideali per i dispositivi indossabili di nuova generazione pronti a raggiungere il mercato nei prossimi mesi.

Applicazioni indossabili CUTE

Oltre a poter alimentare sistemi indossabili leggeri che possono offrire risposte e comunicazioni più tattili, ci sono diverse altre applicazioni che questa tecnologia potrebbe essere utilizzata per migliorare. Ad esempio, questa tecnologia potrebbe essere integrata nei sistemi VR e AR per migliorare il realismo.

Potrebbe anche servire come un modo per fornire indicazioni non visive ai conducenti o persino ai non vedenti. Immagina il tuo smart wearable che ti tocca il lato destro del polso per indicarti di andare a destra, o che ti stringe il polso, per farti sapere che ti stai avvicinando all'uscita di cui hai bisogno.

Sistemi di sicurezza

Un altro scenario di caso d'uso sarebbe la creazione di sistemi di avviso di sicurezza che includano feedback tattile. Questi sistemi sarebbero ideali per ambienti affollati e rumorosi che richiedono il monitoraggio di metriche complesse. In futuro, un semplice pizzicotto sul polso potrebbe far sapere a un ispettore della sicurezza che deve chiudere una valvola o compiere altre azioni.

Ricercatori di dispositivi indossabili CUTE

La ricerca per lo studio sui dispositivi indossabili CUTE è stata condotta presso il Max Planck Institute for Intelligent Systems. In particolare, il dipartimento di intelligenza tattile è stato incaricato di rendere funzionale il dispositivo. Hanno impiegato l'assistenza di Katherine J. Kuchenbecker, così come il dipartimento di materiali robotici. Ora, il team cerca di espandere la loro creazione e vedere quali altri scenari di casi d'uso possono essere raggiunti.

Aziende che potrebbero introdurre la tecnologia indossabile CUTE e prosperare

Diverse aziende potrebbero trarre vantaggio dai dettagli di questo studio. Dai produttori di smartwatch e telefoni alle fabbriche di auto e abbigliamento intelligenti, ci sono molti casi d'uso per questa tecnologia. Ecco un'azienda che potrebbe trarre vantaggi immediati dall'integrazione.

Garmin

Garmin (GRMN ) è entrata nel mercato come fornitore di sistemi di navigazione nel 1989. Originariamente chiamata ProNAV, i fondatori dell'azienda, Gary Burrell e Min Kao, iniziarono concentrandosi sul settore aeronautico e marittimo. Dieci anni dopo, la loro tecnologia era sufficientemente avanzata da essere applicata ai dispositivi portatili pensati per l'automobilista medio.

Garmon è un fornitore leader di GPS e uno dei nomi più noti del settore. Ha ampliato la sua offerta per includere dispositivi indossabili, fitness tracker, localizzatori per cani e molto altro. L'integrazione di un sistema di feedback per dispositivi indossabili CUTE potrebbe aprire le porte a dispositivi più capaci e intuitivi.

In particolare, Garmin ha effettuato diverse importanti acquisizioni sin dal suo lancio. Ogni acquisizione ha ampliato le capacità dell'azienda nel settore dei dispositivi indossabili. Di conseguenza, oggi è tra i primi 3 produttori di smartwatch al mondo. Pertanto, gli analisti prevedono che l'azienda continuerà a crescere con l'espansione del mercato dei dispositivi indossabili.

CUTE Wearables – Un nuovo modo di comunicare

Il concetto di dispositivi indossabili CUTE rappresenta un importante aggiornamento di un sistema che non ha subito grandi cambiamenti negli ultimi decenni. Pensateci, i cercapersone avevano una funzione di vibrazione simile a quella degli smartphone più avanzati di oggi. Grazie a questo ingegnoso team di ricercatori, i vostri dispositivi elettronici potrebbero presto essere in grado di inviarvi comunicazioni discrete, complesse e facilmente riconoscibili, utilizzando solo il tatto.

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Riferimento di studio:

^{1. Sanchez-Tamayo, N., Yoder, Z., Rothemund, P., Ballardini, G., Keplinger, C. e Kuchenbecker, KJ (2024). Dispositivi indossabili elettroidraulici cutanei (CUTE) per piacevoli segnali tattili a banda larga. Scienza avanzata, 11(48), 2402461. https://doi.org/10.1002/advs.202402461}