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Correio Braziliense

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TECNOLOGIA

Toque eletrônico

Interface combina um braço mecânico com uma tela 3D e permite ao usuário sentir características reais do objeto exibido, como o peso e a forma. A máquina poderá ser usada em videogames e no aperfeiçoamento de procedimentos médicos

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postado em 24/07/2013 18:00 / atualizado em 24/07/2013 11:25

Roberta Machado


O dispositivo foi testado por um profissional de saúde: pelo toque, ele conseguiu examinar tecidos de um cérebro humano  (Microsof Research/Divulgação) 
O dispositivo foi testado por um profissional de saúde: pelo toque, ele conseguiu examinar tecidos de um cérebro humano


A imagem em três dimensões engana os olhos e convida a mão a explorar o espaço virtual. Não é raro flagrar um espectador no cinema esticando o braço, tentando confirmar com o tato aquilo que ele vê saltar da tela com tanto realismo. Imagine se, ao tocar a tela, a sensação fosse de topar com o objeto real, de alcançá-lo e ainda movê-lo dentro do espaço digital. Essa é a experiência oferecida por uma nova interface desenvolvida pela Microsoft Research. A tela 3D estimulada com resposta háptica é um monitor que reage ao contato do usuário ao simular a presença tátil de objetos virtuais.

O protótipo é formado por uma tela sensível ao toque, um braço robótico que se move em duas direções e óculos do tipo usado em televisores 3D. O usuário só precisa empurrar a tela com os dedos para fazer o monitor se deslocar para trás sobre o suporte mecânico, e diminuir a força para que o equipamento deslize de volta. Conforme a tela se move a partir da força que é aplicada sobre ela, o cenário virtual também se aprofunda, como se os dedos estivessem realmente viajando naquele espaço. Essa dinâmica torna-se ainda mais real quando a imagem se aproxima até chegar a um objeto digital. A resistência do braço mecânico aumenta, dificultando o deslocamento da tela — é como se o objeto digital impedisse o movimento.

Ao criar a tela que se move em duas dimensões de acordo com a imagem tocada, a equipe de pesquisadores procurou reproduzir na vida real os sentidos provocados por uma imagem de computador. Essa interação é chamada de háptica, a tecnologia que se dedica a traduzir o tato por meio de respostas mecânicas. O princípio existe desde os anos de 1950, quando controladores de robôs precisavam de dicas táteis sobre as ações das máquinas que comandavam. Uma resistência nos comandos era o suficiente para saber que o robô havia tocado em algo. O mesmo recurso também é usado em controles de videogame, que vibram nas mãos dos jogadores quando o personagem sofre algum dano na aventura virtual.

O grupo de pesquisa em interação natural da Microsoft Research testou a tecnologia háptica em um aplicativo com três cubos virtuais, com os quais os usuários poderiam interagir por meio do toque. Ao empurrar o cinzento bloco de concreto, o movimento da tela endurecia, permitindo que o objeto digital fosse arrastado com certa dificuldade. Já o quadrado de madeira se movia com facilidade quando empurrado com as mãos, assim como o monitor, que simulava esse movimento deslizando suavemente. O terceiro objeto foi uma esponja, que saía do lugar com o mínimo de força aplicada sobre ela.

Às cegas
O protótipo levou seis meses para ser construído, e passou por diversos ajustes delicados até ser testado. O modelo foi colocado à prova em um experimento cego, em que 12 pessoas apalparam a tela apagada por 30 minutos. Mesmo sem qualquer imagem exibida na tela, os voluntários identificaram formas como pirâmides ou cilindros com um sucesso de 85%. Alguns dos participantes adivinharam todas as formas ocultas na tela. “Acontece que estar limitado a uma armação robô com uma dimensão de movimento apenas nos deu uma compreensão valiosa de quão pouca informação humanos precisam para detectar formas”, comenta Mike Sinclair, cientista-chefe do grupo responsável pelo projeto.

Para tornar a experiência ainda mais real, a interface conta com uma força inerte, que mantém a tela em contato constante com o dedo do usuário. Quando a pessoa empurra ou recua com a mão, o monitor acompanha o movimento sem escapar da interação nem empurrar a mão que o toca. Mas, por enquanto, a máquina é capaz de simular o tato somente baseado na massa do objeto tocado, sem diferenciar texturas. Sentir contornos de objetos também foi um desafio para os voluntários, que conseguiram determinar os limites tridimensionais com as mãos, mas admitiram que a experiência não lhes pareceu natural.

“Acho que isso é ousado, mas tem problemas específicos porque passa uma resposta bidimensional para dados tridimensionais”, ressalta Remis Balaniuk, professor de ciência da computação na Universidade Católica de Brasília. “Aumentar essa imersão envolve custo e tecnologia sofisticada e cada vez mais específica, o que atenderia um público com interesses mais restritos”, avalia o especialista. Mike Sinclair admite que o projeto tem limitações, mesmo tendo mostrado resultados satisfatórios nos testes nessa fase inicial de desenvolvimento. “Originalmente, eu queria um braço robô com muitos graus de liberdade. Mas complexidade, custos e questões de segurança reduziram as opções para um movimento de uma dimensão”, revela o cientista.

Exame exploratório
A interface foi aplicada em um programa que combina hápticas e imagem médica. Um modelo em três dimensões de um cérebro humano foi adaptado para a tela, que poderia ser tocada por um profissional da saúde que examinasse o órgão. Ao empurrar o dedo sobre a imagem do cérebro, o monitor se deslocou, revelando novas partes do tecido. Usando o método tátil de exame, o médico poderia explorar cortes sucessivos de um órgão em uma forma mais intuitiva, além de sentir a diferença entre um tecido rígido e um mais macio com as próprias mãos. Um ponto de resistência no cérebro poderia representar uma anomalia ou mesmo uma anotação feita pelo próprio profissional — basta apontar o local de interesse para que o programa crie ali uma dica tátil que pode ser acessada posteriormente.

As aplicações do protótipo ainda não foram estabelecidas. A equipe responsável pela invenção acredita que a máquina possa ser usada em videogames e em sistemas de exploração volumétrica, como o cérebro virtual usado para testar a eficiência da tecnologia. “Ainda queremos adicionar frequências mais altas ao movimento da tela para aumentar a detecção de bordas e de textura”, adianta Michel Pahud, pesquisador-sênior da Microsoft Research. Com a adição de atuadores sônicos ao modelo, o grupo pretende fornecer feedback tátil para vários dedos ao mesmo tempo, e não somente em um ponto de contato.

Uma vez que a tela ofereça uma experiência mais dinâmica e detalhada, o dispositivo pode até mesmo ser adaptado para uso conjunto com robôs que realizam trabalhos perigosos. A combinação poderia dar à máquina automatizada o delicado tato humano, por meio de um controle remoto. Enquanto uma pessoa explora o ambiente virtual e determina a força de contato, a tarefa seria reproduzida pelo robô no cenário real com a mesma precisão. Outra proposta estudada pela equipe é a adaptação da tela háptica para exercícios que ajudem pacientes em recuperação motora.

As aplicações para o tato mecânico são inúmeras. “Há também vários cenários interessantes que envolvem sentir o contorno de objetos, como um designer trabalhando de forma remota em um novo dispositivo. Ele poderia sentir a forma do objeto antes de produzi-lo em uma impressora 3D”, exemplifica Pahud. Outra adaptação considerada para o dispositivo é a adição de uma resposta eletroestática que indicasse textura, ou de botões combinados à tela plana. “O céu é o limite quando se trata de tecnologia háptica.”
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