I CUTE Wearables Potrebbero Presto Cambiare le Nostre Interazioni con i Prodotti di Consumo

Un team di ingegneri innovativi di Zurigo ha recentemente presentato un nuovo sistema sensoriale aptico che potrebbe rivoluzionare il modo in cui le persone comunicano con l’elettronica. Per anni, l’elettronica si è affidata a un sistema aptico basato su attuatori a singola o doppia fase. Pensate al ronzio del vostro telefono quando è attiva la modalità silenziosa. I CUTE wearables intendono ampliare queste capacità e creare dispositivi elettronici che sfruttano la vostra pelle come mezzo di comunicazione.

I wearable, i giochi e altre apparecchiature elettroniche sfruttano il feedback aptico per avvisarvi di determinate condizioni. Il metodo più comune per fornire feedback aptico nell’elettronica è l’uso di attuatori. Questi piccoli motori possono essere accesi e spenti per fornire vibrazioni quando necessario.

Questo approccio è efficace nel notificare, ma non sfrutta al massimo il fatto che la pelle è l’organo più grande del corpo. È piena di recettori sensoriali e può distinguere tra un leggero tocco e una pizzicata. Pertanto, le capacità percettive della pelle vanno ben oltre la semplice vibrazione che il vostro telefono emette quando ricevete una chiamata. Riconoscendo un’opportunità persa, gli ingegneri hanno iniziato a creare un sensore aptico capace di molteplici tipi di interazioni.

Studio sui CUTE Wearables

Lo studio “Dispositivi Wearable Cutanei Elettroidraulici (CUTE) per Stimoli Aptici Piacevoli a Larga Larghezza di Banda”¹ 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 aptici più performanti.

I CUTE wearables possono fare più che fornire il fastidioso ronzio presente nell’elettronica odierna. Lo studio dimostra un’architettura di sistema e un nuovo wearable che offre diverse sensazioni tattili, tra cui compressione, tocco, sfregamento e altro.

Fonte – Advanced Science

Il sensore azionato elettricamente può comunicare una vasta gamma di sensazioni che sono risultate più piacevoli del tradizionale ronzio. Per esempio, immaginate di inviare a qualcuno una pizzicata sui social media, e che la percepisca immediatamente nella vita reale. Ora, portate il concetto oltre e immaginate di condividere il vostro battito cardiaco con una persona cara dall’altra parte del pianeta.

Attuatore Morbido

Per creare una sensazione di tocco realistica e vivida, gli ingegneri hanno utilizzato attuatori morbidi elettroidraulici a zip. I dispositivi impiegano un involucro termoplastico riempito di dielettrico liquido che consente loro di rimanere flessibili. Su ciascun lato dell’involucro, gli elettrodi provocano la deformazione della superficie quando viene applicata corrente, comprimendosi verso il centro del dispositivo. In particolare, il team ha raggiunto una corsa di attuazione di 2,44 mm.

È importante notare che il CUTE wearable sfrutta una pila di dieci sacchetti attuatori per migliorare la potenza e le capacità di attuazione. Gli attuatori a ingombro ridotto sono energeticamente efficienti e consentono al dispositivo di personalizzare il feedback aptico per soddisfare una vasta gamma di requisiti.

Test dei CUTE Wearables

Gli ingegneri hanno testato il loro dispositivo CUTE wearable su una varietà di metriche. Il team ha iniziato reclutando 14 partecipanti non correlati per testare la riconoscibilità di ciascuna sensazione aptica. Il gruppo era diviso in 7 donne e 7 uomini, di età compresa tra 22 e 52 anni.

Ogni partecipante è stato sistemato su una sedia confortevole. La mano non dominante è stata posizionata su un poggiabraccio, e sono stati utilizzati uno schermo, un mouse wireless e cuffie con cancellazione del rumore per eliminare eventuali interferenze esterne. Gli ingegneri hanno quindi iniziato a comunicare usando il feedback aptico.

Dopo ogni segnale, ai partecipanti è stato chiesto di determinare quale modello di tensione corrispondesse meglio al feedback aptico. In totale, sono stati utilizzati sei segnali di feedback aptico con frequenze comprese tra 0–200 Hz. Ogni segnale durava circa 6 s.

Dopo aver sentito il segnale, il partecipante ha quindi indicato come lo percepiva su una scala emotiva. Questa parte del test ha aiutato gli ingegneri a determinare che i CUTE wearables offrono un’esperienza confortevole. È importante notare che l’unico feedback aptico valutato come fastidioso era quello tradizionale presente nel vostro cellulare.

Risultati del Test dei CUTE Wearables

I risultati del test sono stati impressionanti. Gli ingegneri hanno scoperto che il 97,9 % dei partecipanti è stato in grado di determinare accuratamente ciascuno dei sei segnali con poco sforzo. È notevole che sei dei testati hanno ottenuto un punteggio perfetto, il che significa che potevano comunicare sensazioni diverse, dalla rilassatezza all’eccitazione, usando il dispositivo. In modo sorprendente, il dispositivo è risultato capace di generare forze superiori a 2,3 N a distanze di +8,0 mm.

Benefici dei CUTE Wearables

Molti vantaggi potrebbero rendere un sistema aptico più complesso e capace un vero punto di svolta. Immaginate di poter capire chi sta chiamando senza guardare, basandovi sulla vibrazione o la sensazione fornita dal sensore. La capacità di fornire sensazioni tattili diversificate permette agli ingegneri di creare applicazioni più immersive e utili.

Compatto

Un altro motivo importante per cui molte persone considerano questa ricerca cruciale per la creazione dell’elettronica del futuro è che la maggior parte dei sistemi aptici odierni si basa su attuatori pesanti. Questa esigenza limita le dimensioni dei dispositivi elettronici capaci di feedback aptico e ne aumenta il peso complessivo. L’architettura dei CUTE wearables elimina questo problema creando un sensore di feedback compatto e personalizzato che può supportare i wearable più piccoli.

Confortevole

Il comfort è uno degli aspetti principali che molti ingegneri dei wearable tendono a dimenticare. Nessuno vuole sentirsi a disagio per tutto il giorno, anche se ciò significherebbe poter rispondere alle chiamate dal polso. I CUTE wearables hanno un design ergonomico e materiali progettati per sentirsi come la pelle umana. Inoltre, questi dispositivi non si riscaldano, anche dopo un uso prolungato. Perciò sono ideali per wearable a lungo termine e altre applicazioni dove le opzioni leggere sono le migliori.

Silenzioso

Un altro grande vantaggio dei CUTE wearables è che sono progettati per essere silenziosi. Il vostro telefono può essere in modalità silenziosa, ma tutti possono sentire la vibrazione nella tasca. Inoltre, dovrete comunque estrarlo per vedere chi è, o guardare lo smartwatch. I CUTE wearables eliminerebbero questo mistero permettendovi di creare feedback aptico speciale per ogni chiamante. Questo approccio offre discrezione aggiuntiva quando necessario.

Sicuro

La sicurezza è la principale preoccupazione per gli utenti e gli sviluppatori dei CUTE wearables. Questi dispositivi presentano numerosi elementi di design e protezioni per garantire che non dobbiate preoccuparvi di elettrocuzione, incendi o altri rischi potenziali. Per esempio, i CUTE wearables incorporano una membrana elastomerica e sfruttano l’incapsulamento degli attuatori per prevenire qualsiasi pericolo per l’utente. Inoltre, il dispositivo utilizza solo elettrodi a bassa resistenza, riducendo ulteriormente i rischi di scosse.

Efficiente dal punto di vista energetico

Uno dei maggiori vantaggi della tecnologia CUTE wearable è la sua efficienza energetica. L’unità testata ha mostrato che richiede solo 3,0 mW quando mantiene una posizione estesa. Questo basso consumo energetico significa che è possibile utilizzare più attuatori nei progetti. Inoltre, i CUTE wearables hanno una durata della batteria più lunga, rendendoli ideali per i wearable di nuova generazione pronti a entrare sul mercato nei prossimi mesi.

Applicazioni dei CUTE Wearables

Oltre a poter alimentare sistemi wearable leggeri che offrono risposte tattili e comunicazione più avanzate, esistono diverse altre applicazioni che questa tecnologia potrebbe migliorare. Per esempio, questa tecnologia potrebbe essere integrata nei sistemi VR e AR per aumentare il realismo.

Potrebbe anche servire come metodo per fornire indicazioni non visive ai conducenti o persino alle persone ipovedenti. Immaginate il vostro wearable intelligente che vi tocca sul lato destro del polso per indicare di girare a destra, o che comprime il polso per farvi sapere che state per arrivare all’uscita desiderata.

Sistemi di Sicurezza

Un altro scenario d’uso sarebbe la creazione di sistemi di avviso di sicurezza che includono feedback tattile. Questi sistemi sarebbero ideali per ambienti affollati e rumorosi che richiedono il monitoraggio di metriche complesse. In futuro, una semplice pizzicata al polso potrebbe far sapere a un ispettore di sicurezza che deve chiudere una valvola o eseguire altre azioni.

Ricercatori dei CUTE Wearables

La ricerca per lo studio sui CUTE wearables è stata condotta presso il Max Planck Institute for Intelligent Systems. In particolare, il Dipartimento di Intelligenza Aptica è stato incaricato di rendere il dispositivo funzionale. Hanno collaborato con Katherine J. Kuchenbecker e con il Dipartimento di Materiali Robotici. Ora, il team cerca di espandere la loro creazione e vedere quali altri scenari d’uso possono essere realizzati.

Aziende che Potrebbero Introdurre la Tecnologia CUTE Wearables e Prosperare

Molte aziende potrebbero trarre vantaggio dai dettagli di questo studio. Dai produttori di smartwatch e telefoni ai produttori di auto intelligenti e di abbigliamento, ci sono numerosi casi d’uso per questa tecnologia. Ecco un’azienda che potrebbe ottenere benefici 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, si sono concentrati inizialmente su attività aeronautiche e marine. Dieci anni dopo, la loro tecnologia era sufficientemente avanzata da essere utilizzabile in dispositivi portatili destinati al guidatore medio.

Garmon è un fornitore leader di GPS e uno dei nomi più conosciuti del settore. Ha ampliato la sua offerta includendo wearable, tracker fitness, tracker per cani e molto altro. L’integrazione di un sistema di feedback CUTE wearable potrebbe aprire la porta a dispositivi più capaci e facili da usare.

È importante notare che Garmin ha effettuato diverse grandi acquisizioni sin dal suo lancio. Ogni acquisizione ha aumentato le capacità di wearable dell’azienda. 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 wearable.

CUTE Wearables – Un Nuovo Modo di Comunicare

Il concetto di CUTE wearables rappresenta un importante upgrade rispetto a un sistema che non ha subito grandi cambiamenti da 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, la vostra elettronica potrebbe presto inviare comunicazioni discrete, complesse e facilmente riconoscibili, usando nient’altro che il tatto.

Scoprite altri progetti tecnologici interessanti ora.

Riferimento allo studio:

^{1. Sanchez-Tamayo, N., Yoder, Z., Rothemund, P., Ballardini, G., Keplinger, C., & Kuchenbecker, K. J. (2024). Dispositivi Wearable Cutanei Elettroidraulici (CUTE) per Stimoli Aptici Piacevoli a Larga Larghezza di Banda. Advanced Science, 11(48), 2402461. https://doi.org/10.1002/advs.202402461}