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Dispositivos Hápticos e Interação Natural

Dispositivos Hápticos e Interação Natural. Grupo. Dennis Silveira Gabriel do Amaral Leonardo Brayner Marcello Valença Marcelo Machado Osman Torres. Roteiro. Introdução (Marcello Valença) Contexto Histórico (Leonardo) Áreas de aplicação (Gabriel)

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Dispositivos Hápticos e Interação Natural

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Presentation Transcript

  1. Dispositivos HápticoseInteração Natural

  2. Grupo • Dennis Silveira • Gabriel do Amaral • Leonardo Brayner • Marcello Valença • Marcelo Machado • Osman Torres

  3. Roteiro • Introdução (Marcello Valença) • Contexto Histórico (Leonardo) • Áreas de aplicação (Gabriel) • Interação com dispositivos hápticos (Dennis) • Interação natural (Osman) • Tendências futuras (Marcelo Machado) • Conclusão

  4. Introdução • Através do toque, temos diversas sensações • Frio, quente, seco, molhado • Percebemos texturas, formas e volumes • Testamos até o coração!

  5. Introdução • Tato • Toda sensação gerada pelo toque de algo na pele • Único sentido que o ser humano não vive sem • O primeiro sentido desenvolvido no feto

  6. Introdução • Háptico • Capacidade de sentir um ambiente mecânico natural ou sintético através do tato • Possui dois componentes: cutâneo e cinestésico

  7. Introdução • Cutâneo • Sensores na superfície da pele • Sensações de temperatura, pressão, vibração e dor

  8. Introdução • Cinestésico • Sensores localizados nos músculos, tendões e juntas • Sensações de movimento e força

  9. Introdução • Ao tocar ou mover um objeto: • Diversas sensações enviadas para o cérebro • Informações cutâneas ou cinestésicas. • Propriedades desses objetos são inferidas, como: • Textura (através da análise da informação cutânea) • Características gerias, como peso e forma (através da análise da informação cinestésica)

  10. Introdução • Dispositivos hápticos • Dispositivos que oferecem algum tipo de resposta capaz de sensibilizar o sentido tátil do usuário • Geram sinais mecânicos que estimulam os componentes cutâneos e cinestésicos • Usuários tem capacidade de agir sobre o ambiente • Meio de comunicação humano-máquina mais natural • Possui programabilidade

  11. Introdução • Programabilidade • Capacidade dos dispositivos hápticos de modificar suas propriedades mecânicas e físicas • Comandos vindos do computador • Possibilita troca bidirecional de energia (e consequentemente de informação) entre o usuário e o sistema

  12. Introdução • Interação Natural • Trazer a interação do mundo real para a interação com a tecnologia

  13. Contexto Histórico • Servomecanismo

  14. Contexto Histórico • Servomecanismo

  15. Contexto Histórico • Teleoperador: Controlador do MANTIS

  16. Contexto Histórico • Teleoperador: Protótipo do MANTIS

  17. Contexto Histórico • Evolução

  18. Contexto Histórico • Evolução

  19. Contexto Histórico • Evolução

  20. Áreas de aplicação • Em RA e RV, sente-se falta da sensação de toque e da naturalidade da interação. • Sensação háptica essencial em alguns casos • Treinamento médico • Tele-operações • Simulações diversas • Interação natural e intuitiva • Jogos, experiência do usuário e etc • Fundamental na IUM

  21. Áreas de aplicação • Realidade Virtual • Realidade Aumentada • Aparelhos móveis

  22. Áreas de aplicação • Na RV: • Interação com feedback táctil • Aumento da Imersão • Exploração natural, sensitiva (Imaginação) • Pricipais tipos de aplicações • Treinamentos • Simulações • Jogos • Projeto de envio das sensações de toque pela web (Armstrong Atlantic State University, em Savannah, Georgia, EUA):http://www.youtube.com/watch?v=4r8ZsABSjFw • Outras sugestões de vídeos: • ambiente virtual com HMD e dispositivos hápticos: http://www.youtube.com/watch?v=Zdppfo_BEHE • construção de um modelo de LEGO por gestos e dispositivos hápticos: http://www.youtube.com/watch?v=GSd60Jxkb3k&feature=related

  23. Áreas de aplicação • Na RA • Torna o ideal da RA bem mais próximo • Principais tipos de aplicação: • Tele-operações • Modelagem artística • Manipulação remota de objetos • Interação remota entre pessoas • Immersive Touch Haptic AR System (University of Illinois, Chicago) http://www.youtube.com/watch?v=0JJ4S1yA-F4 • Outras sugestões de vídeos: • Robots and virtual reality on show in Tokyo http://www.youtube.com/watch?v=p1fCpHyiJas&feature=player_embedded • Usando usando Artoolkit: http://www.youtube.com/watch?v=WrSGSMpg5_w • Virtual 3D Tactile Touch - NTT COMWARE: DigInfo: http://www.youtube.com/watch?v=Td7QcAgCtWE&feature=fvw

  24. Áreas de aplicação • Em aparelhos móveis • Principais tipos de aplicação: • Alertas • Captura de toques • Simulação de sensações intuitivas

  25. Interação com Dispositivos Hápticos • Dispositivos Convencionais • Mouses, joysticks clássicos, teclados • Problemas • Não existe uma sensação tátil por parte do usuário • Interação unidimensional • Diminuem a imersão

  26. Interação com Dispositivos Hápticos • Dispositivos Hápticos

  27. Interação com Dispositivos Hápticos • Luvas de Dados • Oferecem sensação de toque e força nas mãos • Precisão com as mãos e dedos • Sensores de fibra ótica • Usabilidade muito alta • Custo elevado • Desconforto com as mãos

  28. Interação com Dispositivos Hápticos • Braços Mecânicos • Sensação precisa e real de peso no braço • 3 ou 5 graus de liberdade • Custo elevado • Possível desconforto com design e peso

  29. Interação com Dispositivos Hápticos • Joystick com Levitação Magnética • Utiliza campos magnéticos • Sensação de toque realística • Sensores ópticos para determinar o objeto virtual • Custo muito alto • Manutenção freqüente • http://www.youtube.com/watch?v=isu7r3Ywqp0

  30. Interação com Dispositivos Hápticos

  31. Interação com Dispositivos Hápticos • DaVinci

  32. Interação com Dispositivos Hápticos • Phantom • DataGlove • http://www.youtube.com/watch?v=zFWc_uVlB7A

  33. Interação Natural • “As pessoas naturalmente se comunicam através de gestos, expressões e movimentos, e exploram o mundo, olhando em volta e manipulando objetos físicos. A idéia da Interação Natural é permitir as interação com a tecnologia, da mesma forma como acontece a interação com o mundo real na vida cotidiana.”

  34. Principais Características • A interação é intuitiva; • Menos é mais; • Sensoriamento; • Novo grau de satisfação.

  35. Vantagens X Desvantagens Vantagens: • Não é preciso o uso de dispositivos; • O usuário não precisa ser instruído para utilizar o sistema. Desvantagens: • Custo alto; • Complexidade.

  36. Aplicações • Website e workshop  • Pesquisa  • Observando as pessoas  • Personalização e perfeccionismo  • Espaços públicos e eventos  • Museus e exposições  • Showrooms e publicidade  • Parques de diversão e entretenimento  • Arte interativa e performances  • Remotamente  • Mesas e paredes  • Pisos e quartos  • Artefatos

  37. Tendências Futuras Aplicações futuras cobrem praticamente toda interação com a tecnologia: • Jogos • Filmes • Dispositivos móveis • Medicina • Moda Alguns dessas áreas claramente podem ser revolucionadas: • Medicina – cirurgias podem ser feitas a distância, por exemplo

  38. Tendências Futuras • Na indústria de roupas, sistemas que permitem ao usuário SENTIR a textura de roupas vendidas pela internet • Nos celulares, a simulação da sensação de digitar num teclado físico, feita num teclado touchscreen • Airborne Ultrasound Tactile Display – permite interagir com hologramas, de forma háptica

  39. Tendências Futuras Airborne Ultrasound Tactile Display Desenvolvido por estudantes da Universidade de Tokyo, mostrado na SIGGRAPH 2009, em Nova Orleans: http://www.youtube.com/watch?v=Y-P1zZAcPuw • Usa um fenômeno chamado de “acoustic radiation pressure” para criar ma sensação de pressão nas mãos do usuário, que são localizadas usando 2 wiimotes. • Uma limitação seria a possiblidade de danos auditivos, causadas pela ondas inaudíveis do dispositivo, se utilizado com muita potência. Ainda não está pronto, mas está sendo desenvolvido rapidamente, com bom incentivo, por exemplo, da indústria de jogos.

  40. Tendências Futuras Na área médica, podemos citar: • Cirurgias feitas remotamente se utilizando de dispositivos hápticos. Nesse caso, os enfermeiros presentes preparam o paciente (isso ainda não pode ser feito remotamente) e a máquina. O cirurgião não precisa estar presente, ao menos não fisicamente. Isso aumenta muito a disponibilidade de bons cirurgiões pelo mundo todo.

  41. Tendências Futuras Treinamento cirurgico Pesquisadores de STANFORD estão desenvolvendo tecnologia para simular cirurgias. Com a ajuda de dispositivos hápticos, vão crirar um ambiente realístico com tato, essencial para esse tipo de treinamento. Estão criando organismos internos 3d, mas isso é muito complicado de reproduzir fielmente. Os estudantes vão sentir os ligamentos, a pressão de uma incisão, etc. A ideia geral é: Se os pilotos treinam em simuladores de vôo antes de transportar passageiros reais, cirurgiões serão capazes de praticar suas primeiras cirurgias sem cortar ninguém. http://www.youtube.com/watch?v=UNRIhgkfMCY

  42. Tendências Futuras Treinamento de dentistas:

  43. Tendências Futuras • Isso tambémestásendofeitocolaborativamente. O instrutor e o alunosãoconectadosaomesmoambiente virtual, visualizando um modelo 3d e interagindo entre si.

  44. Tendências Futuras Além disso, muita coisa pode e vai surgir a partir do desenvolvimento dessas tecnologias de interação hápticas. Mercados inexplorados e nunca pensados podem surgir.

  45. Conclusão O toque e a interação física são os meios fundamentais para entender nosso mundo e os efeitos da mudanças nele. Existe um largo potencial para aplicações em campos críticos, como medicina e treinamento militar, por exemplo. Além disso, dispositivos hápticos devem se miniaturizar, tornando-se mais leves, simples e fáceis de usar.

  46. Bibliografia • http://200.169.53.89/download/CD%20congressos/2006/SBGames/Um%20Estudo.pdf • http://www.cin.ufpe.br/~tg/2005-2/cemr.pdf • http://arte.unb.br/7art/textos/AlexandraCMCaetano.pdf • GUERRAZ, A., and LOSCOS, C. 2009. Analysis of Haptics Evolution from Web Search Engines’ Data. Journal of Multimedia, Vol. 4, No. 4, August. • Haptic technology. Wikipedia. • Disponível em: < http://en.wikipedia.org/wiki/Haptic_technology>. • Data de acesso: 19/05/2010. • Where are my robot hands? • Disponível em: <http://www.cernlove.org/blog/2010/02/where-are-my-robot-hands/>. • Data de acesso: 19/05/2010.

  47. Bibliografia • KIRNER C. and SISCOUTTO R.A. Fundamentos de Realidade Virtual e Aumentada. Livro do Pré-Simpósio IX Symposium on Virtual Augmented Reality, Petrópolis - RJ, maio de 2007. • CAETANO A. C. M. INTERFACES HÁPTICAS Dispositivos não convencionais de interação. Laboratório de Pesquisa em Arte e Realidade Virtual – IdA- UnB, 2009. • http://cs.armstrong.edu/felix/presentations/BACH_Hamza-Lup.pdf • Data de acesso: 17/05/2010. • http://hackaday.com/tag/haptic/ • Data de acesso: 18/05/2010. • http://saude.hsw.uol.com.br/cirurgiarobotica1.htm • http://mahilab.rice.edu/sites/default/files/publications/68-leddOMalleyHAPTICS06final.pdf • http://www.de.ufpb.br/~labteve/publi/2002_reic.pdf • http://webdocs.cs.ualberta.ca/~pierreb/VEDP1.htm

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