Le pelli digitali magnetiche inaugurano una nuova era dell''ingegneria sensoriale

Finora, per manipolare oggetti virtuali era necessaria un''attrezzatura che si basava sul rilevamento ottico delle parti del corpo in movimento. Tuttavia, quest''attrezzatura di solito includeva fotocamere dalla risoluzione non abbastanza elevata per ricostruire i distinti movimenti del corpo, occhialini e guanti, che sono ingombranti e limitanti. Avendo presenti queste problematiche, i ricercatori finanziati dall''UE si sono prefissi di sviluppare dispositivi sensoriali versatili che interagissero con i campi magnetici.

Nelle prime fasi del progetto, i ricercatori sapevano che, per ottenere la manipolazione touchless di oggetti virtuali, dovevano combinare due funzioni fondamentali in un unico strumento: la capacità di rilevare gli oggetti vicini e la direzionalità nello spazio. Eppure, sebbene il primo apparecchio elettronico indossabile realizzasse pienamente la prima funzione utilizzando sensori di campo magnetico, non era in grado di analizzare le direzioni nello spazio.

I ricercatori di SMART hanno ora superato quest''ostacolo e sviluppato le prime pelli digitali ultrasottili in grado di seguire i movimenti del corpo.

Il dispositivo di pelle digitale per la prima volta segue i movimenti del corpo

La pelle digitale è in sostanza un sensore di campo magnetico bidimensionale attaccato a una pellicola ultrasottile in poliimmide. Questo dispositivo elastico, flessibile e stampabile, spesso solo 3,5 micrometri, può essere facilmente applicato a qualsiasi parte della mano ed è praticamente impercettibile per chi lo indossa. Può anche essere integrato a materiali morbidi e modellabili, come i tessuti per apparecchi elettronici indossabili. Oltretutto, riesce a sopportare temperature fino a 344 °C, che è il suo punto di rottura. Ciò è particolarmente rilevante se paragonato ai polimeri commerciali quali il mylar e i molto più spessi PET e PEEK, che si rompono tutti a meno della metà di questa temperatura.

I risultati più recenti del progetto SMART sono stati presentati in un articolo da poco pubblicato sulla rivista «Science Advances». I ricercatori descrivono come, interagendo con un campo magnetico, il loro dispositivo sia in grado di muovere, senza toccarli, oggetti virtuali che non si trovano nel suo campo visivo diretto.

Hanno dimostrato questo concetto installando il sensore 2D su un bracciale elastico per creare un tastierino virtuale. Un magnete permanente attaccato sulla punta delle dita dava l''input magnetico. Quando il dito si avvicinava al bracciale con una determinata angolazione prestabilita (ad esempio 90 °), il sensore convertiva la posizione del magnete in un carattere predefinito (ad esempio il numero quattro).

I ricercatori hanno dimostrato, inoltre, come la luce di una lampadina a incandescenza virtuale possa essere affievolita dalla manipolazione touchless ricorrendo esclusivamente all''interazione con i campi magnetici. In questo caso, la pelle digitale era attaccata al palmo della mano e chi la indossava controllava la luce muovendo la mano vicino a un magnete permanente che fungeva da manopola virtuale. Gli angoli fra 0 ° e 180 ° erano codificati per corrispondere ai tipici movimenti che una mano compie quando aziona una manopola reale. Ruotare la mano sulla manopola virtuale di appena pochi gradi a sinistra o a destra affievoliva o intensificava, rispettivamente, la luce della lampadina a incandescenza virtuale.

I membri del gruppo ritengono che questa tecnologia aprirà la strada a un''ampia gamma di applicazioni non solo nello sport e nei videogiochi, ma anche nella medicina rigenerativa e nel settore della sicurezza. Si prevede inoltre che successivi miglioramenti dei sensori flessibili renderanno l''interazione della pelle digitale con il campo magnetico della Terra una possibilità reale in futuro.

Il progetto SMART (Shapeable Magnetoelectronics in Research and Technology), che si è concluso l''anno scorso, era finalizzato ad avvantaggiare l''Europa nello sviluppo di una categoria unica di dispositivi con funzionalità importanti. Rapidi e flessibili, questi materiali sono stati inoltre progettati per reagire e rispondere a un campo magnetico.

Per maggiori informazioni, consultare:
pagina web di SMaRT
articolo pubblicato sulla rivista Science Advances