Dispositivo indossabile leggero programmabile fluidicamente

Creato un dispositivo con tessuti tattili che consente un controllo amplitudinale, spaziale e temporale personalizzabile fornendo segnali spaziotemporali in 4 direzioni

Il feedback tattile offre un'utile modalità di comunicazione in ambienti visivamente o uditivamente rumorosi. L’adozione di dispositivi tattili nella nostra vita quotidiana, tuttavia, rimane limitata, motivando la ricerca su dispositivi indossabili tattili costruiti con materiali che consentano fattori di forma confortevoli e leggeri. I tessuti, una classe di materiali che soddisfa queste esigenze e già onnipresente nell’abbigliamento, hanno iniziato a essere utilizzati in ambito tattile, ma il ricorso a serie di controller elettromeccanici riduce i vantaggi offerti dai tessuti.

Gli scienziati della Rice University di Houston, in Texas, hanno sviluppato un dispositivo indossabile a base di tessuto che “tocca” il polso degli utente con aria pressurizzata, aiutandoli silenziosamente a navigare verso la loro destinazione. Lo studio, pubblicato sulla rivista Device (1), ha dimostrato che gli utenti hanno interpretato correttamente la direzione in cui il dispositivo stava dicendo loro di andare in media l'87% delle volte. Poiché il indossabile incorpora la maggior parte del suo sistema di controllo all'interno del tessuto stesso, utilizzando l'aria invece dell'elettronica, può essere costruito più leggero e compatto dei progetti esistenti.

«Supponiamo che questo dispositivo sarà utilizzato da individui che hanno bisogno o desiderano che le informazioni vengano trasmesse loro privatamente e in un modo che possa essere perfettamente integrato nell'abbigliamento o in altri dispositivi indossabili», ha affermato la dottoressa Marcia O'Malley (2), presidente del Dipartimento di Ingegneria Meccanica della Rice University e autrice dello studio.

I dispositivi indossabili possono avvantaggiare gli amputati che usano arti protesici, le persone con perdita dell'udito e specialisti come chirurghi, piloti e soldati che sono inondati di informazioni visive e uditive.

Segnali visivi e uditivi come una luce lampeggiante su un cruscotto o il ping di un nuovo messaggio di testo possono trasmettere informazioni in modo efficace. Tuttavia, molte persone sono sopraffatte da tali segnali nella loro vita quotidiana e, con troppe notifiche trasmesse nello stesso modo, le informazioni possono perdersi nella confusione. La “tattilità”, o stimoli basati sul tocco, che includono sensazioni di caldo o freddo o segnali basati sulla pressione applicata sulla pelle, possono offrire un’alternativa.

Ma mentre i dispositivi che producono segnali visivi o sonori sono prevalenti nella vita di tutti i giorni, i dispositivi che utilizzano segnali tattili sono ancora rari poiché di solito richiedono hardware ingombrante che appesantisce chi li indossa.

Per superare questo ostacolo, i ricercatori della Rice University hanno sviluppato un dispositivo indossabile leggero e confortevole realizzato con materiali tessili che può essere indossato sul braccio dell'utente. Il team ha testato il dispositivo misurando le forze applicate all'utente in funzione della pressione e della forma del dispositivo indossabile, un compito che si è rivelato alquanto impegnativo poiché utenti diversi avevano esperienze diverse con i segnali provenienti dallo stesso dispositivo, ha affermato Barclay Jumet, dottorando in ingegneria meccanica e autore principale dello studio.

«Ogni persona ha una forma diversa del braccio, una diversa percezione di ciò che “sembra buono” in termini di forze applicate e tempistica delle forze, e diverse capacità di rispondere al tipo di segnali tattili che abbiamo fornito», ha affermato Jumet. «Fortunatamente, la nostra piattaforma basata sul tessile è facilmente personalizzabile e adattabile a una vasta gamma di tipi e dimensioni del corpo».

Dopo aver testato le prestazioni delle loro maniche tessili tattili in uno studio di laboratorio che ha coinvolto partecipanti umani, i ricercatori hanno deciso di vedere quanto bene questi dispositivi potrebbero aiutare gli utenti a navigare in uno scenario del mondo reale. Hanno integrato due maniche in una camicia e hanno completato l'insieme con una cintura in tessuto a cui hanno attaccato componenti ausiliari, rendendo il dispositivo portatile. Successivamente, uno sperimentatore ha inviato segnali all’utente che indossava il dispositivo, indicandogli dove camminare per un chilometro.

«Ci ha entusiasmato il fatto che l'utente sia stato in grado di navigare per le strade di Houston e successivamente tracciare pezzi di Tetris lunghi 50 metri su un campo aperto con una precisione del 100% nel ricevere e interpretare i segnali tattili di navigazione», ha affermato il dottor Daniel J. Preston (3), un assistente professore di ingegneria meccanica e il corrispondente autore dello studio.

In un altro test di navigazione, il partecipante ha nuovamente interpretato i segnali con totale precisione, questa volta mentre guidava uno scooter elettrico su mattoni asfaltati, marciapiedi in cemento e sentieri ghiaiosi.

«Ulteriori sviluppi cercheranno di migliorare la capacità di trasmettere segnali ancora più complessi che rimangano facilmente e naturalmente percepibili dall'utente», conclude Preston.

Questo lavoro è stato sostenuto dalla National Science Foundation, dalla Rice University e dal Gates Millennium Scholars Program.

Device è una rivista di scienze fisiche di Cell Press insieme a Chem, Joule e Matter. Device mira a essere la rivista rivoluzionaria per supportare la ricerca orientata ai dispositivi e alle applicazioni in tutte le discipline, tra cui fisica applicata, materiali applicati, nanotecnologie, robotica, ricerca energetica, chimica e biotecnologia, sotto un unico titolo che si concentra sull'integrazione di questi diversi aspetti. discipline nella creazione della tecnologia all’avanguardia di domani. (4)

Riferimenti:

(1) Fluidically programmed wearable haptic textiles

(2) Marcia O'Malley

(3) Daniel J. Preston

(4) Device

Descrizione foto: Navigazione per le strade della città utilizzando il dispositivo. - Credit: Device/Preston et al.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: A lightweight wearable device helps users navigate with a tap on the wrist