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Dispositivos Hápticos e Interação Natural
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Grupo Dennis Silveira Gabriel do Amaral Leonardo Brayner
Marcello Valença Marcelo Machado Osman Torres
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Roteiro Introdução (Marcello Valença) Contexto Histórico (Leonardo)
Áreas de aplicação (Gabriel) Interação com dispositivos hápticos (Dennis) Interação natural (Osman) Tendências futuras (Marcelo Machado) Conclusão
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Introdução Através do toque, temos diversas sensações
Frio, quente, seco, molhado Percebemos texturas, formas e volumes Testamos até o coração!
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Introdução Tato Toda sensação gerada pelo toque de algo na pele
Único sentido que o ser humano não vive sem O primeiro sentido desenvolvido no feto
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Introdução Háptico Capacidade de sentir um ambiente mecânico natural ou sintético através do tato Possui dois componentes: cutâneo e cinestésico
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Introdução Cutâneo Sensores na superfície da pele
Sensações de temperatura, pressão, vibração e dor
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Introdução Cinestésico
Sensores localizados nos músculos, tendões e juntas Sensações de movimento e força
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Introdução Ao tocar ou mover um objeto:
Diversas sensações enviadas para o cérebro Informações cutâneas ou cinestésicas. Propriedades desses objetos são inferidas, como: Textura (através da análise da informação cutânea) Características gerias, como peso e forma (através da análise da informação cinestésica)
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Introdução Dispositivos hápticos
Dispositivos que oferecem algum tipo de resposta capaz de sensibilizar o sentido tátil do usuário Geram sinais mecânicos que estimulam os componentes cutâneos e cinestésicos Usuários tem capacidade de agir sobre o ambiente Meio de comunicação humano-máquina mais natural Possui programabilidade
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Introdução Programabilidade
Capacidade dos dispositivos hápticos de modificar suas propriedades mecânicas e físicas Comandos vindos do computador Possibilita troca bidirecional de energia (e consequentemente de informação) entre o usuário e o sistema
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Introdução Interação Natural
Trazer a interação do mundo real para a interação com a tecnologia
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Contexto Histórico Servomecanismo
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Contexto Histórico Servomecanismo
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Contexto Histórico Teleoperador: Controlador do MANTIS
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Contexto Histórico Teleoperador: Protótipo do MANTIS
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Contexto Histórico Evolução
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Contexto Histórico Evolução
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Contexto Histórico Evolução
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Áreas de aplicação Em RA e RV, sente-se falta da sensação de toque e da naturalidade da interação. Sensação háptica essencial em alguns casos Treinamento médico Tele-operações Simulações diversas Interação natural e intuitiva Jogos, experiência do usuário e etc Fundamental na IUM
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Áreas de aplicação Realidade Virtual Realidade Aumentada
Aparelhos móveis
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Áreas de aplicação Na RV: Interação com feedback táctil
Aumento da Imersão Exploração natural, sensitiva (Imaginação) Pricipais tipos de aplicações Treinamentos Simulações Jogos Projeto de envio das sensações de toque pela web (Armstrong Atlantic State University, em Savannah, Georgia, EUA): Outras sugestões de vídeos: ambiente virtual com HMD e dispositivos hápticos: construção de um modelo de LEGO por gestos e dispositivos hápticos:
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Áreas de aplicação Na RA Torna o ideal da RA bem mais próximo
Principais tipos de aplicação: Tele-operações Modelagem artística Manipulação remota de objetos Interação remota entre pessoas Immersive Touch Haptic AR System (University of Illinois, Chicago) Outras sugestões de vídeos: Robots and virtual reality on show in Tokyo Usando usando Artoolkit: Virtual 3D Tactile Touch - NTT COMWARE: DigInfo:
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Áreas de aplicação Em aparelhos móveis Principais tipos de aplicação:
Alertas Captura de toques Simulação de sensações intuitivas
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Interação com Dispositivos Hápticos
Dispositivos Convencionais Mouses, joysticks clássicos, teclados Problemas Não existe uma sensação tátil por parte do usuário Interação unidimensional Diminuem a imersão
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Interação com Dispositivos Hápticos
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Interação com Dispositivos Hápticos
Luvas de Dados Oferecem sensação de toque e força nas mãos Precisão com as mãos e dedos Sensores de fibra ótica Usabilidade muito alta Custo elevado Desconforto com as mãos
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Interação com Dispositivos Hápticos
Braços Mecânicos Sensação precisa e real de peso no braço 3 ou 5 graus de liberdade Custo elevado Possível desconforto com design e peso
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Interação com Dispositivos Hápticos
Joystick com Levitação Magnética Utiliza campos magnéticos Sensação de toque realística Sensores ópticos para determinar o objeto virtual Custo muito alto Manutenção freqüente
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Interação com Dispositivos Hápticos
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Interação com Dispositivos Hápticos
DaVinci
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Interação com Dispositivos Hápticos
Phantom DataGlove
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Interação Natural “As pessoas naturalmente se comunicam através de gestos, expressões e movimentos, e exploram o mundo, olhando em volta e manipulando objetos físicos. A idéia da Interação Natural é permitir as interação com a tecnologia, da mesma forma como acontece a interação com o mundo real na vida cotidiana.”
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Principais Características
A interação é intuitiva; Menos é mais; Sensoriamento; Novo grau de satisfação.
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Vantagens X Desvantagens
Não é preciso o uso de dispositivos; O usuário não precisa ser instruído para utilizar o sistema. Desvantagens: Custo alto; Complexidade.
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Aplicações Website e workshop Pesquisa Observando as pessoas
Personalização e perfeccionismo Espaços públicos e eventos Museus e exposições Showrooms e publicidade Parques de diversão e entretenimento Arte interativa e performances Remotamente Mesas e paredes Pisos e quartos Artefatos
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Tendências Futuras Aplicações futuras cobrem praticamente toda interação com a tecnologia: Jogos Filmes Dispositivos móveis Medicina Moda Alguns dessas áreas claramente podem ser revolucionadas: Medicina – cirurgias podem ser feitas a distância, por exemplo
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Tendências Futuras Na indústria de roupas, sistemas que permitem ao usuário SENTIR a textura de roupas vendidas pela internet Nos celulares, a simulação da sensação de digitar num teclado físico, feita num teclado touchscreen Airborne Ultrasound Tactile Display – permite interagir com hologramas, de forma háptica
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Tendências Futuras Airborne Ultrasound Tactile Display
Desenvolvido por estudantes da Universidade de Tokyo, mostrado na SIGGRAPH 2009, em Nova Orleans: Usa um fenômeno chamado de “acoustic radiation pressure” para criar ma sensação de pressão nas mãos do usuário, que são localizadas usando 2 wiimotes. Uma limitação seria a possiblidade de danos auditivos, causadas pela ondas inaudíveis do dispositivo, se utilizado com muita potência. Ainda não está pronto, mas está sendo desenvolvido rapidamente, com bom incentivo, por exemplo, da indústria de jogos.
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Tendências Futuras Na área médica, podemos citar:
Cirurgias feitas remotamente se utilizando de dispositivos hápticos. Nesse caso, os enfermeiros presentes preparam o paciente (isso ainda não pode ser feito remotamente) e a máquina. O cirurgião não precisa estar presente, ao menos não fisicamente. Isso aumenta muito a disponibilidade de bons cirurgiões pelo mundo todo.
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Tendências Futuras Treinamento cirurgico Pesquisadores de STANFORD estão desenvolvendo tecnologia para simular cirurgias. Com a ajuda de dispositivos hápticos, vão crirar um ambiente realístico com tato, essencial para esse tipo de treinamento. Estão criando organismos internos 3d, mas isso é muito complicado de reproduzir fielmente. Os estudantes vão sentir os ligamentos, a pressão de uma incisão, etc. A ideia geral é: Se os pilotos treinam em simuladores de vôo antes de transportar passageiros reais, cirurgiões serão capazes de praticar suas primeiras cirurgias sem cortar ninguém.
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Tendências Futuras Treinamento de dentistas:
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Tendências Futuras Isso também está sendo feito colaborativamente.
O instrutor e o aluno são conectados ao mesmo ambiente virtual, visualizando um modelo 3d e interagindo entre si.
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Tendências Futuras Além disso, muita coisa pode e vai surgir a partir do desenvolvimento dessas tecnologias de interação hápticas. Mercados inexplorados e nunca pensados podem surgir.
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Conclusão O toque e a interação física são os meios fundamentais para entender nosso mundo e os efeitos da mudanças nele. Existe um largo potencial para aplicações em campos críticos, como medicina e treinamento militar, por exemplo. Além disso, dispositivos hápticos devem se miniaturizar, tornando-se mais leves, simples e fáceis de usar.
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Bibliografia GUERRAZ, A., and LOSCOS, C Analysis of Haptics Evolution from Web Search Engines’ Data. Journal of Multimedia, Vol. 4, No. 4, August. Haptic technology. Wikipedia. Disponível em: < Data de acesso: 19/05/2010. Where are my robot hands? Disponível em: <
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Bibliografia KIRNER C. and SISCOUTTO R.A. Fundamentos de Realidade Virtual e Aumentada. Livro do Pré-Simpósio IX Symposium on Virtual Augmented Reality, Petrópolis - RJ, maio de 2007. CAETANO A. C. M. INTERFACES HÁPTICAS Dispositivos não convencionais de interação. Laboratório de Pesquisa em Arte e Realidade Virtual – IdA- UnB, 2009. Data de acesso: 17/05/2010. Data de acesso: 18/05/2010.
