HydroHaptics: Superfici Morbide Con Reale Feedback di Forza

Il tatto è uno dei nostri sensi più importanti e inizia a svilupparsi addirittura prima che nasciamo. È in realtà il senso più precoce che si sviluppa nell’embriologia umana.

Come parte integrante della nostra vita, il tatto si verifica quando neuroni specializzati percepiscono informazioni tattili dalla pelle e le trasmettono al cervello, dove vengono percepite come temperatura, pressione, dolore e vibrazione.
I nostri neuroni sensoriali sono altamente diversificati, con le loro estremità contenute in strutture sensoriali variate. Questi neuroni lavorano in armonia per rilevare molte qualità diverse del tatto.
Man mano che la nostra comprensione del linguaggio intricato del tatto è cresciuta, così è cresciuta la nostra capacità di ricrearlo attraverso la tecnologia. È qui che entra in gioco l’haptics, un campo emergente che traduce la ricchezza sensoriale del tatto umano in esperienze digitali e meccaniche.
Derivato dalla parola greca ‘haptein’, che significa contatto o toccare, l’haptics si riferisce alla sensazione e alla manipolazione attraverso il tatto. Implica anche l’uso della tecnologia per creare sensazioni tattili come vibrazioni o feedback di forza. Esempi includono controller di gioco, vibrazioni dello smartphone, chirurgia robotica e realtà virtuale.
L’haptics consente all’utente di toccare e sentire oggetti lontani indirettamente. Dispositivi speciali come joystick e guanti dati forniscono feedback dalle applicazioni del computer sotto forma di sensazione tattile. Fornendo un feedback di forza a coloro che interagiscono con ambienti virtuali, l’haptics crea un flusso bidirezionale di informazioni.

L’evoluzione delle tecnologie haptic

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Da quando è stata introdotta circa mezzo secolo fa, l’haptics si è evoluta in un campo sofisticato in cui sensazioni come texture, temperatura, pressione e anche morbidezza possono essere ingegnerizzate in oggetti di uso quotidiano. Questa nuova generazione di haptics promette di portare le esperienze digitali più vicine all’interazione fisica reale.

La gamma diversificata di tecnologie haptic che plasmano le interfacce di oggi mostra quanto la tecnologia sia avanzata rapidamente.
I telefoni cellulari e i dispositivi indossabili utilizzano il feedback vibrotattile per generare vibrazioni, mentre l’haptics elettrostatica negli schermi tattili e nei touchpad crea un’illusione di texture o attrito su uno schermo altrimenti liscio. L’haptics termica simula i cambiamenti di temperatura per rendere più realistica l’interazione virtuale.
Il feedback di forza aggiunge una sensazione di pressione o movimento per rendere le interazioni più realistiche. Gli attuatori e i motori haptic sono ciò che fa sentire la resistenza su un controller di gioco o un dispositivo VR.
Oltre a questi, materiali intelligenti emergenti come polimeri elettroattivi e magnetoreologici, che cambiano forma o rigidità quando esposti a campi elettrici o magnetici, stanno abilitando il feedback haptic flessibile.
Poi ci sono l’haptics piezoelettrica per il feedback preciso e localizzato utilizzando la tensione. Le piccole forze laterali applicano piccole forze laterali alla pelle, mentre l’haptics microfluidica utilizza canali di fluido minuscoli per simulare le sensazioni del tatto.

Eppure un’altra tecnologia in questo campo in crescita è l’haptics pneumatica e idraulica, utilizzata per simulare la forza di presa, il peso o l’impatto sfruttando la pressione dell’aria o del liquido.
Tra queste, l’haptics idraulica ha guadagnato molta popolarità tra i ricercatori come tecnologia haptic ad alta fedeltà. Questa tecnologia emergente, dopotutto, fornisce sensazioni potenti e realistiche che superano le capacità dell’haptics basata sulla vibrazione più vecchia.
L’uso di fluidi qui consente la creazione di un feedback di forza forte, preciso e altamente dinamico. Inoltre, i sistemi haptic idraulici possono fornire sensazioni termiche rapide e realistiche facendo circolare rapidamente acqua a temperature diverse. Inoltre, i sistemi idraulici e pneumatici possono essere integrati in dispositivi morbidi e flessibili, consentendo una haptics indossabile più naturale che riduce la fatica dell’utente e mantiene l’agilità.
Con i dispositivi haptic attuali spesso ingombranti e rigidi, che li rende inadatti all’interazione ubiqua, i ricercatori hanno affrontato questo svantaggio sviluppando pompe e attuatori idraulici miniaturizzati, consentendo così la creazione di dispositivi indossabili piccoli e molto più pratici per l’uso quotidiano.
Ad esempio, diversi anni fa, i ricercatori di Autodesk Research, dell’Università del Manitoba e dell’Università di Toronto hanno collaborato per creare HydroRing¹, un dispositivo indossato sul dito per consegnare sensazioni tattili di temperatura, vibrazione e pressione per consentire interazioni haptic miste.
Quando è attivo, questo dispositivo indossabile fornisce sensazioni con l’aiuto di un liquido che viaggia attraverso un tubo sottile e flessibile indossato sull’interfaccia del dito. In modalità passiva, ha un impatto minimo sulla destrezza dell’utente e sulla sua percezione degli stimoli.
Più di recente, i ricercatori del Georgia Tech hanno introdotto il loro anello haptic morbido², che combina l’attuazione pneumatica e idraulica per mimare la morbidezza, la ruvidità e la temperatura sul falange prossimale. Questo anello, realizzato in silicone EcoFlex 00-30 per far corrispondere le proprietà meccaniche della pelle umana, consente agli indossatori di utilizzare le loro dita per esplorare l’ambiente circostante.
Il suo design consente la consegna di vibrazioni attraverso l’espansione pneumatica, sensazioni termiche attraverso l’acqua in circolazione in un circuito idraulico e pressione allo stesso tempo.
Dopo aver valutato l’efficacia dell’anello e delle tecniche di rendering, i ricercatori hanno condotto uno studio sull’utente che ha coinvolto 15 partecipanti. Hanno trovato un tasso di accuratezza fino al 90% nella capacità dei partecipanti di abbinare texture virtuali a quelle reali. Le valutazioni degli aggettivi multidimensionali indicano inoltre che il dispositivo ha comunicato efficacemente sensazioni tattili distinte attraverso modalità.
Alcuni anni fa, i ricercatori della Carnegie Mellon University hanno spinto la tecnologia più in là sviluppando haptics basata sull’idraulica³ sottile, solo 5 mm, da inserire in uno schermo OLED per consentire alle notifiche dello schermo tattile di essere fisicamente sentite.
La nuova tecnologia dello schermo può consentire agli utenti di avere un modo più immersivo e interattivo per interagire con le notifiche, premere pulsanti e digitare sulla tastiera. La tecnologia prototipale, secondo i ricercatori, può ulteriormente consentire interfacce dinamiche su altri dispositivi come lettori di musica, giochi, veicoli elettrici e altro ancora.
Ora, i ricercatori dell’Università di Bath hanno sviluppato una nuova tecnologia reattiva⁴ chiamata HydroHaptics che risponde anche ai tocchi e alle pressioni.

Perché l’haptics idraulica supera la pneumatica (HydroHaptics spiegata)

Le interfacce morbide e flessibili offrono un potenziale di interazione unico ma soffrono di un feedback di forza limitato. Qui, gli approcci pneumatici non sono adatti perché mancano di reattività e precisione mentre le soluzioni microidrauliche hanno un input limitato.
Quindi, i sistemi idraulici fanno per l’opzione perfetta. I sistemi idraulici utilizzano un liquido come fluido di lavoro, a differenza degli approcci pneumatici che utilizzano l’aria, la cui compressibilità limita la velocità e la precisione della forza e del displacement di output. Il liquido consente una maggiore precisione e anche un output più reattivo.
Gli attuali modelli interattivi idraulici utilizzano principalmente la microidraulica, che può fornire un controllo aumentato ma ha limitazioni di volume, che limita l’interfaccia a piccoli pulsanti, influenzando a sua volta la flessibilità di input e la diversità di forma.
Quando si progettano sistemi interattivi idraulici, si deve anche affrontare la perdita, la limitata guidabilità all’indietro e la necessità di componenti specializzati, che rendono più difficile raggiungerli.
Quindi, i ricercatori hanno creato HydroHaptics, un nuovo sistema che consente un feedback di forza ad alta fedeltà su interfacce deformabili attraverso la trasmissione idrostatica. Questa piattaforma è in grado di aumentare la qualità del feedback di forza su interfacce morbide, mantenendo le qualità che consentono esperienze utente ricche.
Questa tecnologia presenta diversi vantaggi. Innanzitutto, è alimentata da un motore DC senza spazzole e non richiede pompe, valvole e regolatori. Sfruttando la disponibilità, l’accessibilità e le opzioni di controllo del motore compatto, i ricercatori possono creare effetti di feedback di forza su HydroHaptics.
Essendo progettata con meno componenti per essere scalabile, riduce la suscettibilità del sistema alle perdite, rendendolo adattabile a interfacce più grandi. La maggior parte dei componenti utilizzati nel sistema sono anche parti pronte all’uso o stampate in 3D.
Inoltre, HydroHaptics è intrinsecamente bidirezionale per consentire sia la sensazione dell’input delle interazioni di forza che il feedback di forza. Ciò significa che la tecnologia innovativa consente una comunicazione a due vie tra una persona e l’oggetto che stanno tenendo o indossando.
Insieme, tutti questi vantaggi offrono opportunità uniche per esplorare interazioni haptic su interfacce morbide e sviluppare dispositivi deformabili innovativi.
Ora, HydroHaptics è un sistema open-source con una cella idraulica sigillata, che contiene una quantità fissa di liquido, che è incompressibile e idraulicamente accoppia le due superfici flessibili della cella. Ciò consente la trasmissione di forza bidirezionale tra loro.
Un attuatore meccanico lineare agisce come motore haptic, che può fornire un feedback di forza spostando il fluido, trasmettendo forza all’interfaccia deformabile. Per consentire all’interfaccia di deformarsi, lo stesso motore si muove in risposta alla forza applicata all’interfaccia deformabile, mantenendo la pressione all’interno della cella idraulica, che è regolabile per renderizzare diversi livelli di rigidità.
Utilizzando questo approccio, gli utenti possono sentire vibrazioni, clic netti e resistenze variabili mentre la superficie mantiene la sua naturale morbidezza e flessibilità, indipendentemente da come la si prema, schiacci o torca, “qualcosa che, fino ad ora, semplicemente non è stato possibile”, ha detto lo studio co-lead James Nash, che è uno studente di dottorato in Informatica a Bath.
Quindi, un individuo può pizzicare, toccare o torcere un oggetto come un mouse informatico morbido, un capo di abbigliamento o un cuscino, e quell’oggetto risponderà in modo espressivo e significativo, ad esempio, attenuando la luce, scolpendo su uno schermo o cambiando canale TV.
L’input dell’utente può anche essere rilevato monitorando la pressione interna.

“L’input dell’utente viene rilevato dal sistema attraverso l’oggetto e l’utente sente poi la risposta haptica del sistema attraverso la superficie deformabile.”

– Lo studio principale Professor Jason Alexander dal Dipartimento di Informatica a Bath.

In questo modo, HydroHaptics consente esperienze haptic distinte su interfacce morbide e deformabili, che attualmente sono impraticabili attraverso approcci esistenti.
Con HydroHaptics, i ricercatori stanno aprendo le porte a opportunità emozionanti per interazioni basate sul tocco con oggetti quotidiani. La tecnologia può trarre grandi benefici dal gioco, dalla tecnologia indossabile, dalla simulazione medica, dalla progettazione del prodotto e altri campi.

La prossima ondata di interazione uomo-macchina

Il team di scienziati informatici di Bath ha presentato il loro studio su HydroHaptics al Symposium ACM sulla tecnologia del software dell’interfaccia utente (UIST ’25) alcune settimane fa, dove il documento ha ricevuto un premio di menzione onorevole.
Nella sua forma attuale, il sistema è in forma cilindrica, sulla cui parte superiore si trova una cupola deformabile in silicone, che costituisce la superficie superiore della cella, il cui fondo è sigillato con una membrana in silicone flessibile. Subito sotto la cella si trova un sensore di pressione e una slitta a vite, azionata dal motore DC.
Quando l’utente interagisce con la cupola, come quando la preme o la schiaccia, sposta l’acqua, facendola premere e allungare la membrana inferiore. Il sensore rileva l’aumento di pressione risultante e lo abbina al gesto e al comando associato.
Per fornire un feedback tattile, il dispositivo utilizza il motore per comprimere la cella da sotto, spingendo la cupola verso l’alto contro il dito dell’utente, creando così una sensazione di vibrazione oscillante, un clic netto o un pulsante teso.
Per dimostrare la capacità di HydroHaptics di migliorare l’interazione attraverso un feedback di forza a grana fine, il team l’ha integrato in quattro applicazioni quotidiane.
Un mouse informatico deformabile rinforzato con forza che ha consentito agli utenti di scolpire oggetti digitali su uno schermo premendo e deformando la superficie del mouse.
Un piccolo cuscino interattivo che consegna un feedback haptico mantenendo la sua morbidezza. Un sacchetto HydroHaptics è stato inserito nel cuscino per controllare dispositivi intelligenti quando premuto o schiacciato.
Uno zaino che fornisce un feedback di forza sul corpo attraverso le cinghie. Ha consegnato notifiche dello smartphone attraverso tocchi e pressioni sulle spalle, che possono anche essere utilizzate per la navigazione.
Un joystick a 3D stampato rinforzato con forza è migliorato con la tecnologia HydroHaptics per aumentare l’immersione nel gioco. Il feedback haptico è stato fornito ai giocatori durante il gioco per simulare la tensione, la resistenza o l’impatto netto.
Queste applicazioni dimostrano l’integrazione di un feedback haptico di alta qualità in interfacce e oggetti morbidi e flessibili per la prima volta. E il team vede un grande potenziale per la loro tecnologia in un’ampia gamma di dispositivi interattivi.

“I nostri esperimenti mostrano che questo è un sistema affidabile per consentire a un essere umano di interagire con oggetti morbidi in modo significativo che migliorerà il modo in cui viviamo e lavoriamo.”

– Professor Jason Alexander

Per illustrare il potenziale di HydroHaptics, ha fornito l’esempio di un utente che sente effetti fisici nel cuscino su cui si appoggia, che riflette ciò che sta accadendo sulla TV di fronte a lui. Ad esempio, la vibrazione nel cuscino quando una macchina percorre una strada accidentata sulla TV, o il cuscino si fa solido quando qualcuno colpisce un muro solido. Un altro esempio è quello dell’indossatore dello zaino, che non ha bisogno del telefono per la navigazione poiché le cinghie lo guideranno attraverso leggeri tocchi sulla spalla.

“Questi sono solo due dei molti modi in cui questa tecnologia potrebbe essere integrata nella nostra vita nel prossimo futuro.”

– Alexander

Per valutare le prestazioni della loro tecnologia, il team ha eseguito una serie di valutazioni tecniche utilizzando un braccio robotico ad alta precisione e ha condotto uno studio sull’utente. Durante lo studio, il team ha dimostrato la capacità di HydroHaptics di creare effetti haptici distinti con un’accuratezza di identificazione media dell’82,6% su tutti gli effetti e del 92,8% sull’effetto più distinto.
Mentre altri team di ricerca stanno anche lavorando su interfacce morbide e deformabili, producendo prototipi che mostrano sensazioni localizzate ad alta precisione o livelli di feedback a bassa fedeltà diversi, non hanno raggiunto il livello di scala, precisione e risoluzione di HydroHaptics.
Il team ritiene che i prodotti HydroHaptics possano essere pronti per il mercato presto, se l’interesse per la loro tecnologia è di qualche indicazione. “Con risorse sufficienti, non sarebbe irrealistico che questo si trovi in un prodotto in un anno o due”, ha detto il professor Alexander.
Ma naturalmente, il team deve prima raffinare il motore haptic in modo che la sua massa possa essere ridotta e resa adatta per applicazioni commerciali.
Il sistema non è senza limiti tecnici. Come notato nel documento, l’aria può rimanere intrappolata all’interno della cella idraulica o infiltrarsi nel sistema nel tempo, il che può ridurre le prestazioni. Inoltre, un’alta pressione di output crea l’esigenza di una notevole potenza, che può portare a problemi termici.
Quando si tratta del motore haptic, l’approccio del team dipende dal fatto che sia rigido e, sebbene possa essere separato attraverso un tubo flessibile, deve rimanere connesso all’interfaccia, il che non è sempre fattibile per interfacce completamente deformabili. Lo studio ha notato:

“HydroHaptics rappresenta un passo significativo verso l’obiettivo a lungo termine di raggiungere sistemi di feedback di forza haptica completamente deformabili e il lavoro futuro dovrebbe mirare a ridurre il numero e le dimensioni dei componenti rigidi.”

Investire nella tecnologia haptics

Texas Instruments (TXN ) è un gigante dei semiconduttori che sviluppa chip di elaborazione analogica e integrata per vari mercati, tra cui elettronica personale, automotive, attrezzature di comunicazione, industriale e sistemi aziendali.
TI è anche un importante attore nell’industria haptics, fornendo soluzioni integrate che includono driver haptic, controller di schermi tattili e librerie software per la generazione di feedback tattile in elettronica di consumo e prodotti industriali.

Texas Instruments (TXN )

Con un capitale di mercato di 160,5 miliardi di dollari, le azioni TXN sono attualmente in negoziazione a 176,93 dollari, in calo del 5,83% dall’inizio dell’anno ma in aumento del 26,4% dal minimo di aprile. Le azioni TXN hanno effettivamente raggiunto un massimo storico (ATH) a 221,69 dollari a luglio.
Texas Instruments ha un EPS (TTM) di 5,28 e un P/E (TTM) di 33,46. Un rendimento del dividendo del 3,22% è offerto agli azionisti. Il 16 ottobre, TI ha dichiarato un dividendo trimestrale in contanti di 1,42 dollari per azione di azioni ordinarie. Il dividendo è stato aumentato del 4% lo scorso mese, segnando 22 anni consecutivi di aumenti.

Risultati recenti (Q2 2025): Texas Instruments ha segnalato entrate di 4,45 miliardi di dollari (+16% YoY, +9% QoQ), ~1,30 miliardi di dollari di utile netto e 1,41 dollari di EPS. La gestione ha guidato le entrate del Q3 a 4,45-4,80 miliardi di dollari. Il flusso di cassa libero (TTM) è stato di ~1,8 miliardi di dollari nel rapporto Q2-2025.

Conclusione

Mentre il mondo dell’haptics si espande e cresce, HydroHaptics rappresenta un cambiamento di paradigma in come toccheremo e saremo toccati dalla tecnologia. Combinando interfacce morbide e deformabili con un feedback di forza preciso, la tecnologia sta aprendo la porta a interazioni più ricche e più naturali con i nostri dispositivi e ambienti.
Dall’intrattenimento immersivo all’addestramento medico e alle case intelligenti, questa tecnologia potrebbe ridefinire come gli esseri umani e le macchine si comunicano.

Riferimenti:

1. Han, T., Anderson, F., Irani, P., & Grossman, T. (2018). HydroRing: Supporto per haptics miste utilizzando il flusso di liquido. In Proceedings of the 31st Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology (UIST ’18) (pp. 913–925). Association for Computing Machinery. https://doi.org/10.1145/3242587.3242667
2. Sanz Cozcolluela, A., & Vardar, Y. (2025). Generazione di texture multimodali con un anello haptic idro-pneumatico morbido. Elsevier BV. https://doi.org/10.2139/ssrn.5170637
3. Shultz, C., & Harrison, C. (2023). Haptics del pannello piatto: Pompe elettroosmotiche incorporate per display di forma scalabili. In Proceedings of the 2023 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (Articolo 745). Association for Computing Machinery. https://doi.org/10.1145/3544548.3581547
4. Nash, J. D., Sauvé, K., van Riet, C. M., van Oosterhout, A., Sharma, A., Clarke, C., & Alexander, J. (2025). HydroHaptics: Feedback di forza ad alta fedeltà su interfacce deformabili morbide utilizzando la trasmissione idrostatica. In A. Bianchi, E. Glassman, W. E. Mackay, S. Zhao, J. Kim, & I. Oakley (Eds.), Proceedings of the 38th Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology (UIST ’25) (Articolo n. 59). Association for Computing Machinery. https://doi.org/10.1145/3746059.3747679