HydroHaptics: Superfícies macias com feedback de força real

O tato é um dos nossos sentidos mais importantes, e começa a se desenvolver ainda antes de nascermos. Na verdade, é o sentido que se desenvolve primeiro na embriologia humana.

Como parte integral de nossa vida, o tato ocorre quando neurônios especializados captam informações táteis da pele e as transmitem ao cérebro, onde são percebidas como temperatura, pressão, dor e vibração.

Nossos neurônios sensoriais são muito diversos, e suas terminações ficam alojadas em diferentes estruturas sensoriais. Esses neurônios trabalham em harmonia para detectar as diversas qualidades do tato.

À medida que nossa compreensão da complexa linguagem do tato avançou, também cresceu nossa capacidade de recriá-la por meio da tecnologia. É nesse ponto que entra a háptica, um campo emergente que traduz a riqueza sensorial do toque humano em experiências digitais e mecânicas.

Derivada da palavra grega “haptein”, que significa contato ou tocar, a háptica diz respeito à percepção e à manipulação pelo tato. Ela também envolve o uso de tecnologia para criar sensações táteis, como vibrações ou feedback de força. Entre os exemplos estão controles de videogame, vibrações de smartphones, cirurgia robótica e realidade virtual.

A háptica permite ao usuário tocar e sentir objetos distantes de modo indireto. Dispositivos especiais, como joysticks e luvas de dados, fornecem retorno de aplicações computacionais na forma de sensações táteis. Ao oferecer feedback de força a quem interage com ambientes virtuais, a háptica cria um fluxo bidirecional de informações.

A Evolução das Tecnologias Hápticas 

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Desde seu surgimento, há cerca de meio século, a háptica evoluiu para um campo sofisticado no qual sensações como textura, temperatura, pressão e até maciez podem ser incorporadas a objetos do cotidiano. Essa nova geração promete aproximar as experiências digitais da interação física real.

A variedade de tecnologias hápticas que molda as interfaces atuais mostra como esse campo avançou rapidamente.

Smartphones e dispositivos vestíveis usam feedback vibrotátil para produzir vibrações, enquanto a háptica eletrostática de telas sensíveis ao toque e trackpads cria a ilusão de textura ou atrito em uma superfície lisa. A háptica térmica simula mudanças de temperatura para tornar as interações virtuais mais realistas.

O feedback de força acrescenta a sensação de pressão ou movimento para tornar a interação mais realista. Atuadores e motores hápticos são os componentes que permitem sentir resistência em um controle de videogame ou dispositivo de realidade virtual.

Além disso, materiais inteligentes emergentes, como polímeros eletroativos e magnetorreológicos, que mudam de forma ou rigidez quando expostos a campos elétricos ou magnéticos, possibilitam um feedback háptico flexível.

Há também a háptica piezoelétrica, que usa tensão elétrica para proporcionar feedback preciso e localizado. Pequenas forças laterais atuam sobre a pele, enquanto a háptica microfluídica usa minúsculos canais de fluido para simular sensações táteis.

Outra tecnologia desse campo em expansão é a háptica pneumática e hidráulica, utilizada para simular força de preensão, peso ou impacto por meio da pressão do ar ou de líquidos.

Entre elas, a háptica hidráulica vem ganhando muita atenção dos pesquisadores como tecnologia de alta fidelidade. Afinal, ela oferece sensações fortes e realistas que superam as capacidades dos antigos sistemas baseados em vibração.

O uso de fluidos permite criar um feedback de força intenso, preciso e altamente dinâmico. Sistemas hápticos hidráulicos também podem produzir sensações térmicas rápidas e realistas ao fazer circular água em diferentes temperaturas. Além disso, sistemas hidráulicos e pneumáticos podem ser integrados a dispositivos macios e flexíveis, possibilitando vestíveis mais naturais, que reduzem a fadiga e preservam a destreza do usuário.

Como os dispositivos hápticos atuais costumam ser volumosos e rígidos, o que dificulta seu uso cotidiano, pesquisadores enfrentaram esse problema desenvolvendo bombas e atuadores hidráulicos em miniatura. Assim, tornou-se possível criar pequenos dispositivos vestíveis muito mais práticos.

Por exemplo, há alguns anos, pesquisadores da Autodesk Research, da Universidade de Manitoba e da Universidade de Toronto colaboraram para criar o HydroRing¹, um dispositivo usado no dedo que transmite sensações de temperatura, vibração e pressão para viabilizar interações hápticas em realidade mista.

Quando está ativo, esse dispositivo vestível gera sensações com a ajuda de um líquido que percorre um tubo fino e flexível sobre a polpa do dedo. No modo passivo, interfere muito pouco na destreza do usuário e em sua percepção de estímulos.

Mais recentemente, pesquisadores da Georgia Tech apresentaram um anel háptico macio² que combina atuação pneumática e hidráulica para reproduzir maciez, rugosidade e temperatura na falange proximal. Feito de silicone EcoFlex 00-30 para se aproximar das propriedades mecânicas da pele humana, o anel permite que o usuário explore o ambiente com as pontas dos dedos.

O projeto permite transmitir simultaneamente vibração por insuflação pneumática, sensações térmicas pela circulação de água em um circuito hidráulico e pressão.

Para avaliar a eficácia do anel e das técnicas de reprodução, os pesquisadores realizaram um estudo com 15 participantes. A precisão na associação de texturas virtuais às reais chegou a 90%. Avaliações multidimensionais por adjetivos também indicaram que o dispositivo comunicou com eficácia sensações táteis distintas em diferentes modalidades.

Alguns anos antes, pesquisadores da Universidade Carnegie Mellon levaram a tecnologia adiante ao desenvolver um sistema háptico hidráulico³ com apenas 5 mm de espessura, fino o bastante para ser incorporado a uma tela OLED e permitir que notificações na tela fossem sentidas fisicamente.

A nova tecnologia de display pode oferecer uma forma mais imersiva e interativa de responder a notificações, pressionar botões e digitar. Segundo os pesquisadores, o protótipo também pode criar interfaces dinâmicas em aparelhos de música, jogos, veículos elétricos e outros dispositivos.

Agora, pesquisadores da Universidade de Bath desenvolveram uma nova tecnologia responsiva⁴ chamada HydroHaptics, capaz de responder até mesmo a toques e apertos.

Por que as Haptics Hidráulicas Superam as Pneumáticas (HydroHaptics Explicado)

Interfaces macias e flexíveis oferecem possibilidades únicas de interação, mas sofrem com feedback de força limitado. As abordagens pneumáticas não são adequadas porque carecem de resposta e precisão, enquanto as soluções micro-hidráulicas oferecem entrada limitada.

Os sistemas hidráulicos são, portanto, uma opção ideal. Eles usam líquido como fluido de trabalho, ao contrário das abordagens pneumáticas, que usam ar, cuja compressibilidade limita a velocidade e a precisão da força e do deslocamento de saída. O líquido oferece maior precisão e uma resposta mais rápida.

Os modelos hidráulicos interativos atuais usam principalmente a micro-hidráulica, que proporciona maior controle, mas possui limitações de volume. Isso restringe a interface a pequenos botões e, por sua vez, reduz a flexibilidade de entrada e a variedade de formas.

Ao projetar sistemas hidráulicos interativos, também é preciso lidar com vazamentos, retroacionamento limitado e necessidade de componentes especializados, fatores que dificultam sua implementação.

Por isso, os pesquisadores criaram o HydroHaptics, um novo sistema que permite feedback de força de alta fidelidade em interfaces deformáveis por transmissão hidrostática. A plataforma melhora a qualidade do feedback em superfícies macias sem perder as características que favorecem experiências ricas: flexibilidade, maciez e liberdade de entrada.

A tecnologia oferece várias vantagens. Para começar, é acionada por um motor de corrente contínua sem escovas e dispensa bombas, válvulas e reguladores. Aproveitando a disponibilidade, o baixo custo e as opções de controle desse motor compacto, os pesquisadores conseguem criar efeitos de feedback de força no HydroHaptics.

O uso de menos componentes para permitir a ampliação do sistema reduz sua vulnerabilidade a vazamentos e o torna adaptável a interfaces maiores. A maioria dos componentes também é comercial ou impressa em 3D.

Além disso, o HydroHaptics é intrinsecamente bidirecional: consegue detectar interações de entrada baseadas em força e também fornecer feedback de força. Isso significa que a nova tecnologia permite comunicação em duas direções entre uma pessoa e o objeto que ela segura ou veste.

Juntos, esses benefícios criam oportunidades únicas para explorar interações hápticas em interfaces macias e desenvolver novos dispositivos deformáveis.

O HydroHaptics é um sistema de código aberto com uma célula hidráulica selada que contém uma quantidade fixa de líquido incompressível. Esse líquido acopla hidraulicamente as duas superfícies flexíveis da célula e permite a transmissão bidirecional de força entre elas.

Um atuador mecânico linear funciona como motor háptico, deslocando o fluido e transmitindo força à interface deformável. Para permitir que a interface se deforme, o mesmo motor se move em resposta à força aplicada enquanto mantém a pressão na célula hidráulica, que pode ser ajustada para reproduzir diferentes níveis de rigidez.

Com essa abordagem, os usuários sentem vibrações, cliques nítidos e diferentes resistências, enquanto a superfície preserva sua maciez e flexibilidade naturais, independentemente de ser pressionada, pinçada ou torcida — “algo que, até agora, simplesmente não era possível”, afirmou James Nash, coautor principal do estudo e doutorando em Ciência da Computação em Bath.

Uma pessoa pode, portanto, pinçar, tocar ou torcer um objeto, como um mouse maleável, uma peça de roupa ou uma almofada, e esse objeto responderá de modo expressivo e significativo, por exemplo reduzindo a intensidade da luz, esculpindo algo em uma tela ou mudando o canal da televisão.

A entrada do usuário também pode ser detectada pelo monitoramento da pressão interna.

“A entrada do usuário é detectada pelo sistema através do objeto e, em seguida, o usuário sente a resposta háptica do sistema pela superfície deformável.”

— Professor Jason Alexander, líder do estudo e integrante do Departamento de Ciência da Computação de Bath.

Desse modo, o HydroHaptics permite experiências hápticas distintas em interfaces macias e deformáveis, algo atualmente impraticável com as abordagens existentes.
Com o HydroHaptics, os pesquisadores abrem caminho para novas interações táteis com objetos cotidianos. A tecnologia pode beneficiar muito os jogos, os dispositivos vestíveis, a simulação médica, o design de produtos e outras áreas.

A Próxima Onda da Interação Humano‑Computador

A equipe de cientistas da computação de Bath apresentou o estudo sobre o HydroHaptics no ACM Symposium on User Interface Software and Technology (UIST ’25), realizado algumas semanas antes, onde o artigo recebeu uma menção honrosa.

Em sua forma atual, o sistema é cilíndrico. Na parte superior há uma cúpula deformável de silicone, que constitui a superfície exposta da célula, enquanto a parte inferior também é vedada por uma membrana flexível de silicone. Logo abaixo ficam um sensor de pressão e um carro com parafuso acionado pelo motor de corrente contínua.

Quando o usuário pressiona ou aperta a cúpula, desloca a água, fazendo-a empurrar e estender a membrana inferior. O sensor detecta o aumento de pressão resultante e o associa ao gesto e ao comando correspondentes.

Para fornecer retorno tátil, o dispositivo usa o motor para comprimir a célula por baixo, empurrando a cúpula para cima contra o dedo do usuário e criando uma vibração oscilante, um clique nítido ou a sensação de um botão tensionado.

Para demonstrar a capacidade do HydroHaptics de melhorar a interação por meio de feedback de força preciso, a equipe integrou o sistema a quatro aplicações cotidianas.

Um mouse deformável e reforçado por força, com uma cúpula macia de silicone, permitiu aos usuários esculpir objetos digitais em uma tela ao pressionar e deformar sua superfície.

Uma pequena almofada interativa forneceu feedback háptico sem perder a maciez. Uma bolsa HydroHaptics inserida na almofada permitiu controlar dispositivos inteligentes ao ser pressionada ou apertada.

Uma mochila forneceu feedback de força ao corpo através das alças. Ela transmitiu notificações do smartphone por leves toques e pressões nos ombros, que também podem orientar a navegação.

Um joystick impresso em 3D e reforçado por força recebeu a tecnologia HydroHaptics para aumentar a imersão em videogames. Durante as partidas, o feedback simulou tensão, resistência ou impactos bruscos.

Essas aplicações demonstram, pela primeira vez, a integração de feedback háptico de qualidade em interfaces e objetos macios e flexíveis. A equipe vê grande potencial para a tecnologia em diversos dispositivos interativos.

“Nossos experimentos mostram que este é um sistema confiável para permitir que uma pessoa interaja de modo significativo com objetos macios, melhorando a maneira como vivemos e trabalhamos.”

— Professor Jason Alexander

Para ilustrar o potencial do HydroHaptics, ele citou o exemplo de uma pessoa sentir na almofada em que se apoia os efeitos físicos correspondentes ao que ocorre na televisão: a almofada vibra quando um carro passa por uma estrada irregular ou fica rígida quando alguém bate contra uma parede. Outro exemplo é o usuário de uma mochila que dispensa o telefone para navegar, pois as alças o orientam com leves pressões nos ombros.

“Essas são apenas duas das muitas formas pelas quais a tecnologia poderá ser integrada à nossa vida em um futuro não muito distante.”

— Alexander

Para avaliar o desempenho da tecnologia, a equipe realizou uma série de testes técnicos com um braço robótico de alta precisão e conduziu um estudo com usuários. O HydroHaptics criou efeitos distintos com precisão média de identificação de 82,6% considerando todos eles e de 92,8% no efeito mais facilmente distinguível.

Embora outras equipes também trabalhem em interfaces macias e deformáveis e tenham produzido protótipos com sensações muito localizadas ou diferentes níveis de feedback de baixa fidelidade, nenhuma alcançou a escala, a precisão e a resolução do HydroHaptics.

A equipe acredita que produtos HydroHaptics poderão chegar ao mercado em breve, a julgar pelo interesse na tecnologia. “Com recursos suficientes, não seria irrealista vê-la em um produto dentro de um ou dois anos”, afirmou o professor Alexander.

Antes disso, porém, a equipe precisa aperfeiçoar o motor háptico para reduzir seu volume e torná-lo adequado a aplicações comerciais.

O sistema também possui limitações técnicas. Segundo o artigo, o ar pode ficar preso na célula hidráulica ou penetrar no sistema ao longo do tempo, reduzindo seu desempenho. Além disso, uma pressão de saída elevada exige potência significativa e pode causar problemas térmicos.

Quanto ao motor háptico, a abordagem depende de ele ser rígido. Embora possa ser separado por um tubo flexível, deve permanecer conectado à interface, o que nem sempre é viável em estruturas totalmente deformáveis. O estudo observou:

“O HydroHaptics representa um avanço importante em direção ao objetivo de longo prazo de criar sistemas de feedback de força háptico totalmente deformáveis, e trabalhos futuros devem reduzir a quantidade e o tamanho dos componentes rígidos.”

Investindo em Tecnologia Háptica

A Texas Instruments é uma gigante dos semicondutores que desenvolve chips analógicos e de processamento embarcado para mercados como eletrônicos pessoais, automóveis, equipamentos de comunicação, indústria e sistemas empresariais.
A TI também é uma participante importante do setor háptico, oferecendo soluções integradas que incluem drivers hápticos, controladores de telas sensíveis ao toque e bibliotecas de software para produzir feedback tátil em eletrônicos de consumo e produtos industriais.

Texas Instruments (TXN )

Com capitalização de mercado de US$ 160,5 bilhões, as ações da TXN eram negociadas a US$ 176,93, acumulando queda de 5,83% no ano, mas alta de 26,4% desde a mínima de abril. Em julho, o papel atingiu a máxima histórica de US$ 221,69.
A Texas Instruments apresenta lucro por ação (últimos 12 meses) de 5,28 e relação preço/lucro de 33,46. Os acionistas recebem rendimento de dividendos de 3,22%. Em 16 de outubro, a TI declarou dividendo trimestral de US$ 1,42 por ação ordinária. O pagamento havia sido elevado em 4% no mês anterior, marcando 22 anos consecutivos de aumentos.

Resultados recentes (2º trimestre de 2025): a Texas Instruments registrou receita de US$ 4,45 bilhões (+16% ano a ano e +9% trimestre a trimestre), lucro líquido de aproximadamente US$ 1,30 bilhão e lucro por ação de US$ 1,41. A administração projetou receita de US$ 4,45 bilhões a US$ 4,80 bilhões para o 3º trimestre. O fluxo de caixa livre dos últimos 12 meses foi de cerca de US$ 1,8 bilhão no relatório do 2º trimestre.

Conclusão

À medida que o universo da háptica se expande, o HydroHaptics representa uma mudança de paradigma na forma como a tecnologia nos permitirá tocar e ser tocados. Ao combinar interfaces macias e deformáveis com feedback de força preciso, a tecnologia abre caminho para interações mais ricas e naturais com dispositivos e ambientes.

Do entretenimento imersivo ao treinamento médico e às casas inteligentes, essa tecnologia poderá redefinir a comunicação entre seres humanos e máquinas.

Referências:

1. Han, T., Anderson, F., Irani, P., & Grossman, T. (2018). HydroRing: Suporte a haptics de realidade mista usando fluxo de líquido. 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). Gerando texturas multimodais com um anel háptico hidro‑pneumático macio. Elsevier BV. https://doi.org/10.2139/ssrn.5170637
3. Shultz, C., & Harrison, C. (2023). Háptica de Painel Plano: Bombas eletroosmóticas embutidas para displays de forma escaláveis. In Proceedings of the 2023 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (Article 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 de Força de Alta Fidelidade em Interfaces Macias Deformáveis usando Transmissão Hidrostática. 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) (Article No. 59). Association for Computing Machinery. https://doi.org/10.1145/3746059.3747679