Descripció
Les interfícies tàctils són dispositius que permeten a l’usuari interactuar amb un entorn per mitjà del tacte, o el que és el mateix, per mitjà de l’hàptica. El terme hàptic (del grec antic «ἁπτικός», haptikós) es refereix a la ciència en l’aplicació de la sensació tàctil i permet als humans avui dur a terme una gran varietat de tasques d’exploració i manipulació al món real.
A diferència dels altres quatre sentits (vista, oïda, gust i olfacte), el sentit del tacte no es localitza en una regió específica del cos, es distribueix per tot el cos mitjançant l’òrgan sensorial tàctil, la nostra pell i les nostres articulacions, músculs i tendons. El sentit del tacte es divideix típicament en dues modalitats: cinestèsica i tàctil. Les sensacions kinestèsiques es detecten en els músculs, tendons i articulacions, mentre que les sensacions tàctils, com ara la pressió, el cisallament i la vibració, són detectades per òrgans sensorials especialitzats. La combinació de les dues anteriors conformaria la percepció hàptica que usem diàriament per a explorar i comprendre el nostre entorn usant el tacte.
La manera en què seleccionem i manipulem aquests objectes físics i virtuals és per mitjà d’una combinació de moviment i interacció tàctil o hàptica. Si bé s’ha realitzat una extensa recerca i desenvolupament de bones pràctiques per al disseny d’interfícies visuals i auditives, encara hi ha un camí a recórrer per a definir les bases del disseny d’interacció tàctil, i més tenint en compte el fort potencial del feedback que pot oferir als usuaris per mitjà de les pantalles tàctils.
Les interfícies hàptiques són entorns que permeten la interacció manual amb entorns virtuals (VE) o sistemes remots. Aquests dispositius actuen sobre els usuaris aplicant força, vibracions o moviments. S’utilitzen per a tasques que es duen a terme usant les mans al món real, com ara l’exploració manual i la manipulació d’objectes. Aquestes interaccions hàptiques poden estar acompanyades per l’estimulació d’altres sistemes sensorials, com ara la visió i l’audició. Els teclats o ratolins clàssics dels ordinadors constitueixen interfícies hàptiques de nivell simple. Exemples d’interfícies tàctils més avançades poden ser els guants i exosquelets que reprodueixen el moviment de les mans.
Així, els components bàsics d’aquests dispositius inclouen el mecanisme, que defineix les capacitats de moviment de la persona quan interactua amb el dispositiu; els sensors, que rastregen el moviment de la persona en l’entorn virtual; i els activadors que mostren la força o textura desitjada de la persona. La selecció final d’un mecanisme, sensor o activador en particular es regeix per l’aplicació a què es donarà l’ús concret.
Actualment, la interacció hàptica (en aquest cas passiva) és força limitada, centrant-se en avisos que rep l’usuari per mitjà de trucades entrants o recordatoris programats. Els nous dissenys d’interfícies hàptiques es basen en una perspectiva multimodal, és a dir, el sentit tàctil s’usa generalment al costat d’altres modalitats sensorials, sia per a reforçar la mateixa acció o complementant-se per a fer diferents activitats al mateix temps. Aquesta multimodalitat permet als usuaris utilitzar les formes d’interacció que millor s’adapten a les seves capacitats i al context d’ús actual. L’hàptica fa possible que tots els usuaris, incloses les persones amb necessitats especials, puguin interaccionar millor amb la tecnologia.
D’aquesta manera, la introducció de pantalles tàctils ha augmentat recentment l’interès pel feedback hàptic, preferint en la seva majoria algun tipus de retroalimentació quan pressionen un botó, sia un brunzit, una vibració o un clic. Això ha proporcionat a l’usuari més possibilitats d’interacció segons el context, i al desenvolupador més possibilitats de disseny combinat amb altres modalitats d’interacció. És per això que la interacció hàptica requereix que el dispositiu i el software siguin capaços de gestionar la interacció multimodal i, per tant, es puguin admetre altres modalitats al mateix temps.
Aplicació
A continuació, detallem una classificació dels tipus d’interfícies hàptiques principals que estan actualment disponibles o en desenvolupament en laboratoris i empreses de base tecnològica.
Dispositius que proporcionen un feedback de força
Aquest tipus de dispositius són en general dispositius cinestèsics. En formen part els joysticks, comandaments o volants, i el seu objectiu és representar de forma primària la sensació que transmetrien certes situacions en entorns reals. Un cas és el comandament de la consola de videojocs Playstation4. El dispositiu respon a algunes de les accions de l’usuari mitjançant vibracions. El comandament de la Playstation4 vibra per a incrementar l’experiència immersiva en el joc.
Consola de videojocs PS4 i comandament
Font: Wikipedia.
Dispositius d’exosquelets
Aquests dispositius es caracteritzen pel fet que estan dissenyats per a ajustar-se i moure’s amb les extremitats o els dits de la persona. Posseeixen l’avantatge d’oferir la més àmplia gamma de moviment de les persones. D’aquesta manera, hi ha principalment dos tipus de dispositius exosquelètics:
- Dispositius flexibles (com poden ser guants i vestits)
- Dispositius rígids (enllaços articulats adaptats a l’usuari)
Els guants exosquelètics podran ajudar en un futur a tocar i sentir objectes en la realitat virtual. Fins i tot, hi ha guants capaços de proporcionar una força variable per a cada dit. D’aquesta forma s’habilitarà la possibilitat de subjectar objectes en entorns virtuals i sentir la seva resistència segons la força que apliquem.
Interfície exosquelet Ex-Skin Soft Haptic
Font: Wikipedia.
Pantalles tàctils
Avui, la majoria de dispositius mòbils ja es caracteritzen per tenir una pantalla tàctil mitjançant la qual ferm una interacció touch. La pantalla tàctil és un dispositiu sensible al tacte humà o d’un llapis òptic, i actualment no solament està present en els nostres dispositius mòbils, sinó també en els caixers, sistemes GPS, TPV, etc. Hi ha diferents tipus de pantalles tàctils:
- Resistives: una pantalla tàctil resistiva es compon d’un panell de vidre i una pantalla de pel·lícula separades per un espai estret. Quan un usuari toca la pantalla, les dues capes metàl·liques entren en contacte i es produeix un flux elèctric. El punt de contacte es detecta per aquest canvi de voltatge. Com a avantatges trobem que es pot activar amb pràcticament qualsevol objecte (dit, llapis, guant, bolígraf, etc.), manté la sensació tàctil, té un cost menor i un consum baix d’energia, malgrat que alguns desavantatges apunten al fet que s’ofereix una claredat menor de la imatge en comparació d’altres tecnologies tàctils i la pel·lícula exterior és vulnerable.
- Capacitives: són el segon tipus de pantalles tàctils més populars al mercat. En aquestes pantalles tàctils hi ha una capa d’elèctrode transparent que es col·loca damunt d’un panell de vidre i es cobreix amb una coberta protectora. Quan el dit toca la pantalla del monitor, reacciona a la capacitat elèctrica estàtica del cos humà. Alguns avantatges estan relacionats amb què té una claredat major de la imatge i la pantalla és més duradora, mentre que per contra, requereix d’un contacte per mitjà del dit «natural» o un llapis capacitiu.
- Onda acústica de superfície: aquest tipus de pantalles utilitzen transductors i receptors al llarg de la placa de vidre. Quan es toca el panell, l’ona és absorbida i permet que el transductor localitzi el punt exacte de contacte. Té una qualitat excel·lent d’imatge i una resistència major al ratllat que les anteriors, malgrat que el seu major desavantatge és que no és possible realitzar el contacte amb elements durs com ara bolígrafs o ungles.
- Infrarojos: aquest tipus de pantalles usen emissors i receptors infrarojos per a crear una xarxa invisible de feixos de llum per mitjà de la pantalla. Aquest sistema assegura la millor qualitat d’imatge possible. Quan un element interromp el feix de receptors infrarojos, els sensors localitzen el punt de contacte. Els avantatges dels infrarojos és que ofereixen la més alta claredat d’imatge i transmissió de llum de totes les tecnologies tàctils. La seva vida tàctil és il·limitada i el seu desavantatge principal és l’activació accidental a causa de la seva sensibilitat. L’acumulació de pols o altres elements en la pantalla impedeixen el seu funcionament correcte. Finalment s’ha de destacar el seu cost alt.
Les pantalles tàctils capacitives i resistives estan presents en els dispositius mòbils que utilitzem diàriament. La tecnologia multi-touch ha evolucionat en els últims anys permetent detectar més d’un punt de contacte al mateix temps.
Dispositiu multi-touch
Font: Wikipedia.
En l’àmbit de les pantalles tàctils, és important remarcar els diferents tipus d’interaccions que hi ha actualment. Les pantalles, o interfícies touch, possibiliten únicament una interacció alhora, mentre que les interfícies multi-touch, assentades en la nostra vida diària per mitjà dels dispositius mòbils, ofereixen la possibilitat de reconèixer dos o més punts de contacte en la pantalla. Els gestos tàctils són una manera excel·lent de fer que l’aplicació mòbil sigui més atractiva i permeten estalviar temps a l’usuari perquè redueix el nombre de passos necessaris per a dur a terme una acció en particular. Al seu torn, ajuden a tenir una interfície més neta i agradable evitant botons i icones innecessàries, oferint així una visió més clara del contingut que es mostra en la pantalla centrada totalment en l’usuari.
Cal destacar que aquesta tecnologia rep petites crítiques que posen en evidència el marge de millora pel que fa a l’experiència d’usuari. Algunes d’aquestes crítiques se centren en la poca precisió de les pantalles si es compara amb altres dispositius d’entrada com ara el mouse tradicional, la dificultat en la selecció d’elements petits en mòbils o dispositius amb una pantalla reduïda i la limitació dels gestos i patrons per a dur a terme unes accions específiques.
Exemples
Verificació biomètrica (seguretat en l’empremta dactilar)
El funcionament en aquestes interfícies es basa a registrar i guardar una característica única d’una persona. Posteriorment, quan es requereix la verificació d’identificació, es captura un nou registre i es compara amb el registre anterior. Actualment, els telèfons mòbils de gamma alta incorporen la seguretat per mitjà de l’empremta dactilar, la qual utilitza sensors biomètrics basats en tecnologies hàptiques.
Integració amb la realitat virtual i augmentada
Els visors de realitat virtual han despertat recentment un gran interès en l’ús de dispositius hàptics complementaris per a millorar la qualitat en les experiències virtuals. De fet, la manca d’un feedback realista durant aquest tipus d’experiències és una barrera important per a la immersió durant el contacte i manipulació d’objectes en la realitat virtual. Algunes aplicacions que veurem en el futur faran ús d’aquest tipus d’interfícies, podent enfocar-se en àmbits com:
- E-Commerce: la possibilitat d’oferir un feedback hàptic en el comerç electrònic pot afavorir l’obertura de nous models de consum atès que interactua directament amb els productes sentint alguns aspectes físics com ara la seva rugositat o textura.
- Training en l’àmbit mèdic: gràcies a l’ús de tecnologies com la realitat virtual combinades amb sistemes hàptics avançats, permeten implementar eines d’entrenament o eines terapèutiques amb el propòsit de la reducció dels tremolors dels cirurgians.
Referències
Culbertson, H.; Schorr, S. B.; Okamura, A. M. (2018). «Haptics: The Present and Future of Artificial Touch Sensation». Annual Revie w of Control, Robotics, and Autonomous Systems 0.
Hayward, V. i altres (2004). «Haptic interfaces and devices». Sensor Review (núm. 24, vol. 1, pàg. 16-29).
Mittal, M. (2014). «Slide – A Multi Touch Gesture». Disponible a: <https://medium.com/@muditmittal/slide-a-multi-touch-gesture-7c6686b5b170>. [Data de consulta: 25 de gener de 2021].
Raisamo, R. i altres (2009). «Haptic interaction becomes reality». Journal of Ambient Intelligence and Smart Environments (núm. 1, vol. 1, pàg. 37-41).
Sreelakshmi, M.; Subash, T. D. (2017). «Haptic Technology: A comprehensive review on its applications and future prospects». Materials Today: Proceedings (núm. 4, vol. 2, pàg. 4.182-4.187).
Woods, S. (2013). Building Touch Interfaces with HTML5: Develop and Design Speed up your site and create amazing user experiences. Peachpit Press.
Wrobkewski, L. (2011). «Touch Gesture Reference Cards». Disponible a: <https://www.lukew.com/ff/entry.asp?1370>. [Data de consulta: 25 de gener de 2021].