Touch

Interface Toolkit

Descripción

Las interfaces táctiles son dispositivos que permiten al usuario interactuar con un entorno a través del tacto, o lo que es lo mismo, a través de la háptica. El término háptico (del griego antiguo ἁπτικός, haptikós) se refiere a la ciencia en la aplicación de la sensación táctil, y permite a los humanos hoy en día realizar una gran variedad de tareas de exploración y manipulación en el mundo real.

A diferencia de los otros cuatro sentidos (vista, oído, gusto y olfato), el sentido del tacto no se localiza en una región específica del cuerpo; se distribuye por todo el cuerpo a través del órgano sensorial táctil, nuestra piel y en nuestras articulaciones, músculos y tendones. El sentido del tacto se divide típicamente en dos modalidades: kinestésica y táctil. Las sensaciones kinestésicas se detectan en los músculos, tendones y articulaciones, mientras que las sensaciones táctiles, como la presión, la cizalla y la vibración, son detectadas por órganos sensoriales especializados. La combinación de las dos anteriores conformaría la percepción háptica que usamos diariamente para explorar y comprender nuestro entorno usando el tacto.

La manera en que seleccionamos y manipulamos estos objetos físicos y virtuales es a través de una combinación de movimiento e interacción táctil o háptica. Si bien se ha realizado una extensa investigación y desarrollo de buenas prácticas para el diseño de interfaces visuales y auditivas, todavía existe un camino a recorrer para definir las bases del diseño de interacción táctil, y más teniendo en cuenta el fuerte potencial del feedback que puede ofrecer a los usuarios a través de las pantallas táctiles.

Las interfaces hápticas son entornos que permiten la interacción manual con entornos virtuales (VE) o sistemas remotos. Estos dispositivos actúan sobre los usuarios aplicando fuerza, vibraciones o movimientos. Se utilizan para tareas que se realizan usando las manos en el mundo real, como la exploración manual y la manipulación de objetos. Estas interacciones hápticas pueden estar acompañadas por la estimulación de otros sistemas sensoriales, como la visión y la audición. Los clásicos teclados o ratones de los ordenadores constituyen interfaces hápticas de nivel simple. Ejemplos de interfaces táctiles más avanzadas pueden ser los guantes y exoesqueletos que reproducen el movimiento de las manos.

Así, los componentes básicos de estos dispositivos incluyen: el mecanismo, que define las capacidades de movimiento de la persona cuando interactúa con el dispositivo; los sensores, que rastrean el movimiento de la persona en el entorno virtual; y los activadores, que muestran la fuerza o textura deseada por la persona. La selección final de un mecanismo, sensor o activador en particular se rige por la aplicación a la que se dará el uso concreto.

Actualmente, la interacción háptica (en este caso pasiva) es bastante limitada, centrándose en avisos que recibe el usuario a través de llamadas entrantes o recordatorios programados. Los nuevos diseños de interfaces hápticas se basan en una perspectiva multimodal, es decir, el sentido táctil se usa generalmente junto con otras modalidades sensoriales, ya sea para reforzar la misma acción o complementándose para realizar distintas actividades al mismo tiempo. Esta multimodalidad permite a los usuarios utilizar las formas de interacción que mejor se adaptan a sus capacidades y al contexto de uso actual. La háptica hace posible que todos los usuarios, incluidas las personas con necesidades especiales, puedan interaccionar mejor con la tecnología.

De esta manera, la introducción de pantallas táctiles ha aumentado recientemente el interés por el feedback háptico, prefiriendo en su mayoría algún tipo de retroalimentación cuando presionan un botón, ya sea un zumbido, vibración o clic. Esto ha proporcionado al usuario más posibilidades de interacción según el contexto, y al desarrollador más posibilidades de diseño combinado con otras modalidades de interacción. Es por ello que la interacción háptica requiere que el dispositivo y el software sean capaces de gestionar la interacción multimodal y, por lo tanto, puedan admitirse otras modalidades al mismo tiempo.

Aplicación

A continuación, se detalla una clasificación de los principales tipos de interfaces hápticas que están actualmente disponibles o en desarrollo en laboratorios y empresas de base tecnológica.

Dispositivos que proporcionan feedback fuerza

Este tipo de dispositivos son por lo general dispositivos kinestésicos. Forman parte los joysticks, mandos o volantes, y su objetivo es representar de forma primaria la sensación que transmitirían ciertas situaciones en entornos reales. Un caso es el mando de la consola de videojuegos Playstation4. El dispositivo responde a algunas de las acciones del usuario mediante vibraciones. El mando de la Playstation4 vibra para incrementar la experiencia inmersiva en el juego.

Consola de videojuegos PS4 y mando
Fuente: Wikipedia

Dispositivos de exoesqueletos

Estos dispositivos se caracterizan por el hecho de que están diseñados para ajustarse y moverse con las extremidades o los dedos de la persona. Poseen la ventaja de ofrecer la más amplia gama de movimiento de las personas. De esta manera, existen principalmente dos tipos de dispositivos exoesqueléticos:

  • Dispositivos flexibles (como pueden ser guantes y trajes)
  • Dispositivos rígidos (enlaces articulados adaptados al usuario)

Los guantes exoesqueléticos podrán ayudar en un futuro a tocar y sentir objetos en la realidad virtual. Existen incluso guantes capaces de proporcionar fuerza variable para cada dedo. De esta forma habilitará la posibilidad de sujetar objetos en entornos virtuales y sentir su resistencia según la fuerza que apliquemos.

Interfaz exoesqueleto Ex-Skin Soft Haptic
Fuente: Wikipedia

Pantallas táctiles

Hoy en día, la mayoría de dispositivos móviles ya se caracterizan por tener una pantalla táctil a través de la cual realizamos una interacción touch. La pantalla táctil es un dispositivo sensible al tacto humano o de un lápiz óptico, y actualmente no solo está presente en nuestros dispositivos móviles, sino también en cajeros, sistemas GPS, TPV, etc. Existen diferentes tipos de pantallas táctiles:

  • Resistivas: una pantalla táctil resistiva se compone de un panel de vidrio y una pantalla de película separadas por un espacio estrecho. Cuando un usuario toca la pantalla, las dos capas metálicas entran en contacto y se produce un flujo eléctrico. El punto de contacto se detecta por este cambio de voltaje. Como ventajas, se puede activar con prácticamente cualquier objeto (dedo, lápiz, guante, bolígrafo, etc.), mantiene la sensación táctil, tiene un coste menor y bajo consumo de energía, aunque algunas desventajas apuntan a que se ofrece menor claridad de imagen en comparación con otras tecnologías táctiles y la película exterior es vulnerable.
  • Capacitivas: son el segundo tipo de pantallas táctiles más populares en el mercado. En estas pantallas táctiles existe una capa de electrodo transparente que se coloca encima de un panel de vidrio y se cubre con una cubierta protectora. Cuando el dedo toca la pantalla del monitor, reacciona a la capacidad eléctrica estática del cuerpo humano. Algunas ventajas están relacionadas con que tiene una mayor claridad de imagen y la pantalla es más duradera, mientras que, por el contrario, requiere de un contacto a través del dedo «natural» o un lápiz capacitivo.
  • Onda acústica de superficie: este tipo de pantallas utilizan transductores y receptores a lo largo de la placa de vidrio. Cuando se toca el panel, la onda es absorbida y permite que el transductor localice el punto exacto de contacto. Tiene una excelente calidad de imagen y mayor resistencia al rayado que las anteriores, aunque su mayor desventaja es que no es posible realizar el contacto con elementos duros como bolígrafos o uñas.
  • Infrarrojos: este tipo de pantallas usan emisores y receptores infrarrojos para crear una red invisible de haces de luz a través de la pantalla. Este sistema asegura la mejor calidad de imagen posible. Cuando un elemento interrumpe el haz de receptores infrarrojos, los sensores localizan el punto de contacto. Las ventajas de los infrarrojos es que ofrecen la más alta claridad de imagen y transmisión de luz de todas las tecnologías táctiles y cuenta con una ilimitada vida táctil, aunque se detectan algunas desventajas en torno a la activación accidental a causa de su sensibilidad. La acumulación de polvo u otros elementos en pantalla impiden su correcto funcionamiento. Finalmente, se debe destacar su alto coste.

Las pantallas táctiles capacitivas y resistivas están presentes en los dispositivos móviles que utilizamos a diario. La tecnología multi-touch ha evolucionado en los últimos años, y ha permitido detectar más de un punto de contacto al mismo tiempo.

Dispositivo multi-touch
Fuente: Wikipedia

En el ámbito de pantallas táctiles, es importante remarcar los diferentes tipos de interacciones que existen actualmente. Las pantallas o interfaces touch posibilitan únicamente una interacción a la vez, mientras que las interfaces multi-touch, asentadas en nuestra vida diaria a través de dispositivos móviles, ofrecen la posibilidad de reconocer dos o más puntos de contacto en la pantalla. Los gestos táctiles son una excelente manera de hacer que la aplicación móvil sea más atractiva y permita ahorrar tiempo al usuario al reducir el número de pasos necesarios para realizar una acción en particular. A su vez, ayudan a tener una interfaz más limpia y agradable evitando botones e iconos innecesarios, ofreciendo así una visión más clara del contenido que se muestra en pantalla, centrada totalmente en el usuario.

Cabe destacar que esta tecnología recibe pequeñas críticas que ponen en evidencia el margen de mejora en lo que a experiencia de usuario se refiere. Algunas de estas críticas se centran en la poca precisión de las pantallas en comparación con otros dispositivos de entrada como el ratón tradicional, la dificultad en la selección de elementos pequeños en móviles o dispositivos con pantalla reducida o la limitación de gestos y patrones para realizar acciones específicas.

Ejemplos

Verificación biométrica (seguridad en la huella dactilar)

El funcionamiento en estas interfaces se basa en registrar y guardar una característica única de una persona. Posteriormente, al requerir la verificación de identificación, se captura un nuevo registro y se compara con el registro anterior. Actualmente, los teléfonos móviles de gama alta incorporan la seguridad a través de la huella dactilar, la cual utiliza sensores biométricos basados en tecnologías hápticas.

Integración con realidad virtual y aumentada

Los visores de realidad virtual han despertado recientemente un gran interés en el uso de dispositivos hápticos complementarios para mejorar la calidad en las experiencias virtuales. De hecho, la falta de un feedback realista, durante este tipo de experiencias, es una barrera importante para la inmersión durante el contacto y manipulación de objetos en la realidad virtual. Algunas aplicaciones que veremos en el futuro harán uso de este tipo de interfaces, pudiendo enfocarse a ámbitos como:

  • E-commerce: la posibilidad de ofrecer un feedback háptico en el comercio electrónico puede favorecer la apertura de nuevos modelos de consumo al interactuar directamente con los productos, sintiendo algunos aspectos físicos como su rugosidad o textura.
  • Training en el ámbito médico: gracias al uso de tecnologías como la realidad virtual, combinadas con sistemas hápticos avanzados, es posible implementar herramientas de entrenamiento o herramientas terapéuticas con el propósito de la reducción de temblores de los cirujanos.

Referencias

Culbertson, H.; Schorr, S. B.; Okamura, A. M. (2018). «Haptics: The Present and Future of Artificial Touch Sensation». Annual Review of Control, Robotics, and Autonomous Systems 0.

Hayward, V. y otros (2004). «Haptic interfaces and devices». Sensor Review (24.1, págs. 16-29).

Mittal, M. (2014). «Slide – A Multi Touch Gesture» [en línea].

<https://medium.com/@muditmittal/slide-a-multi-touch-gesture-7c6686b5b170>

Raisamo, R. y otros (2009). «Haptic interaction becomes reality». Journal of Ambient Intelligence and Smart Environments (1.1, págs. 37-41).

Sreelakshmi, M.; Subash, T. D. (2017). «Haptic Technology: A comprehensive review on its applications and future prospects». Materials Today: Proceedings (4.2, págs. 4.182-4.187).

Woods, S. (2013). Building Touch Interfaces with HTML5: Develop and Design Speed up your site and create amazing user experiences. Peachpit Press.

Wrobkewski, L. (2011). «Touch Gesture Reference Cards» [en línea].

<https://www.lukew.com/ff/entry.asp?1370>