Haptic Feedback

Le tecnologie dedicate a questo scopo sono in grado di ricreare il senso del tatto applicando forze, vibrazioni o movimenti all'utente che sta interagendo con il sistema potendo quindi impreziosire e arricchire le sensazioni percepite nella fruizione di un sistema

immersivo (Fig. 45). Il termine haptic feedback raggruppa le modalità di force feedback, tactile feedback e proprioceptive feedback (Burdea, 1996).

Fig. 44 Dummy head della Neumann

Il feedback di forza fornisce dati su durezza, peso e inerzia di un oggetto virtuale, quello tattile viene utilizzato per dare all'utente la percezione della geometria, della scorrevolezza, dello slittamento e della temperatura al contatto con la superficie dell'oggetto virtuale, infine il feedback propriocettivo viene implementato nel rilevamento e controllo della posizione e postura del corpo dell'utente.

Il concetto di percezione aptica coinvolge le sensazioni combinate di kinesthesia e taction, sensazioni che nell'uomo sono quasi impossibili da separare ma che a livello di

rappresentazione digitale ed informatica sono particolarmente difficili da combinare. Il primo aspetto riguarda la percezione del movimento o della tensione all'interno dei

muscoli, tendini e articolazioni del corpo mentre il secondo aspetto riguarda il senso del tatto che proviene dai sensori nervosi sensibili sulla superficie della pelle.

Le modalità con cui si può generare haptic feedback sono le seguenti (Sherman & Craig, 2003):

● tactile devices, a contatto diretto con la pelle;

● end-effector displays, forza meccanica applicata a uno stilo o ad un’impugnatura ● robotically operated shape displays (ROSD), meccanismo per posizionare gli oggetti

fisici nella posizione appropriata;

La maggior parte dei display tattili si concentra in particolare sulle mani e sulla punta delle dita in modo da simulare sensazioni di pressione, pressioni locali multiple, vibrazioni e temperatura attraverso devices basati su sistemi gonfiabili, vibratori, attuatori e altri dedicati a scopi specifici come il trasferimento di calore.

Queste soluzioni si avvalgono spesso di sostituzione sensoriale invece che replicazione della sensazione reale, in quanto si preoccupano di informare l’utente del fatto che ha toccato qualcosa ma senza fornire una rappresentazione fedele ed accurata.

Le interfacce aptiche legate al concetto di forza agiscono invece sugli arti nel loro insieme e servono per rappresentare la forma di un oggetto, per spingere e deformare oggetti

attraverso dispositivi detti end-effector basati su sistemi meccanici che utilizzano motori elettrici, idraulici o pneumatici.

Un’interfaccia end-effector fornisce sostanzialmente un mezzo per poter afferrare o esaminare oggetti in un mondo virtuale. A seconda del meccanismo utilizzato, questi display possono fornire una notevole quantità di pressione resistiva in grado di creare la sensazione di contatto fisico con gli oggetti simulando l’applicazione di forze o la presenza di resistenze

La caratteristica principale di queste interfacce aptiche è che sono sistemi che dipendono da un ancoraggio fisico legato al mondo o direttamente al corpo su cui vanno esercitate il ritorno delle sensazioni. I primi sono fisicamente posizionati nel mondo reale in una

i sistemi montati in punti specifici come ad esempio tra due dita o dalla spalla alla mano. Un limite di questo tipo di tecnologia è che è molto difficile riuscire a rappresentare molteplici tipi di rappresentazioni tattili in maniera combinata e poco invasiva. Ad esempio,

un’interfaccia dedita alla rappresentazione di forze in genere non include un modo per rappresentare al contempo sensazioni ad esempio di temperatura.

Per ovviare a questo limite si può cercare di utilizzare tecniche differenti in modo da suscitare percezioni sensoriali in modalità alternative da quella del necessario contatto diretto con l’interfaccia e i devices per la rappresentazione tattile degli stimoli.

Infatti, una delle caratteristiche particolari della percezione aptica è che questa avviene solo a livello locale nell’utente (cioè, sopra o vicino alla propria pelle o all'interno del proprio corpo). Pertanto, solo le parti del mondo che sono a portata di mano dell'utente devono essere rappresentate in modo aptico differenziandosi dalle altre percezioni sensoriali, che possono essere avvertite anche se gli oggetti che li producono sono fuori portata.

Rappresentazioni infatti di semplici condizioni ambientali come temperatura e vento possono essere controllate tramite interfacce "senza contatto" efficaci però al raggiungimento dello scopo come ad esempio lampade di calore e ventole.

Il contatto è una delle tematiche rilevanti all’interno di questo tipo di interfacce in quanto devono essere in grado di simulare molteplici azioni derivanti anche dal numero dei punti di contatto attivi. Infatti, una corretta simulazione aptica deve permettere di comprendere se l'utente manipola completamente l'oggetto in un singolo punto di contatto, se lo afferra interamente con la mano (grasping), se lo pizzica con due dita (pinching) o se lo controlla attraverso l’ausilio di strumenti intermediari.

Le interfacce aptiche basate su robotically operated shape displays (ROSD) si riferiscono a dispositivi di rappresentazione tattile che utilizzano robot per posizionare oggetti fisici di fronte alla portata dell'utente. I componenti di questi sistemi oltre alla presenza di un robot, si servono di buoni dispositivi di localizzazione, mezzi per la rappresentazione e l’esplorazione del mondo virtuale e oggetti pertinenti da sottoporre all’utente nel mondo reale.

Questo filone tecnologico è in continua e costante evoluzione con applicazioni in diversi ambiti (Han et al., 2018; Peiris et al., 2017), e non è un caso raro che di tanto in tanto emergano nuove tipologie di dispositivi ed interfacce come ad esempio quella basata su tecniche ad ultrasuoni (Carter et al., 2013).

L’obiettivo dei designer e degli esperti in questo campo è quello di essere motivato a progettare nuove forme di rappresentazione tattile, arricchendo gli ambienti immersivi andando a limare i limiti tecnologici che agiscono su questa percezione.