Modelo de interacción en entornos inmersivos de simulación mediante la integración de los sentidos de la vista y el tacto

Resumen

Los dispositivos hápticos permiten percibir mediante el sentido del tacto propiedades de objetos virtuales. En base al tipo de realimentación que ofrecen se pueden diferenciar entre dispositivos táctiles o dispositivos de realimentación de fuerzas. Los de realimentación de fuerzas son los considerados más realistas ya que responden a la interacción que el usuario realiza con el sistema y transmiten propiedades de los objetos como su forma geométrica, dureza y peso. Para ofrecer esta realimentación deben contar con enlaces mecánicos capaces de actuar sobre el efector final que manipula el usuario. Estas uniones mecánicas suponen la principal limitación de estos dispositivos, ya que el espacio de trabajo disponible se encuentra siempre limitado por las dimensiones físicas de los brazos. Esta limitación hace que sean necesarias técnicas de interacción que permitan utilizar estos dispositivos para interaccionar hápticamente con escenas de dimensiones mayores a las de su espacio de trabajo. La revisión de la literatura llevada a cabo identifica varias técnicas específicamente diseñadas para abordar esta limitación. Sin embargo, la revisión también evidencia que ninguna de ellas permite una integración sencilla de estos dispositivos en experiencias de realidad virtual y que los usos que se han hecho de los dispositivos hápticos en estos entornos inmersivos han contado con una interacción limitada al no aplicar técnicas específicas. Para dar solución al problema identificado se ha desarrollado un primer modelo de interacción denominado zoom háptico que aborda el problema del espacio de trabajo limitado de los dispositivos hápticos de realimentación de fuerzas de escritorio. Este modelo permite, mediante un mapeado continuo del espacio de trabajo del dispositivo y del área que visualiza el usuario, tanto desplazarse por toda la escena con libertad de movimiento como centrarse en un área de interés realizando una serie de ampliaciones visuales y hápticas. Los resultados de la evaluación realizada comparando la nueva técnica con técnicas clásicasmuestran que la nueva técnica es tan fácil de utilizar como el mapeado directo y que ofrece tanta precisión como el clutching. Se ha desarrollado un segundo modelo de interacción centrado en permitir el uso de los dispositivos hápticos de realimentación de fuerzas de escritorio como principales mecanismos de interacción en experiencias de realidad virtual. Este nuevo modelo se denomina realidad háptica y su funcionamiento se basa en definir una representación virtual del espacio de trabajo del dispositivo llamada área de acción. La técnica permite la interacción háptica con los elementos que se encuentren dentro del área de acción y, para dotar al usuario de mayor precisión, integra la técnica zoom háptico que permite modificar el tamaño del área de acción. Para poder interaccionar con los objetos fuera del área de acción, el modelo contempla un modo recolocación que permite reposicionar dicha área en cualquier lugar de la escena. Esta técnica se ha implementado en el simulador médico ParaVR y este ha sido probado por un conjunto de paramédicos de servicio de emergencias Wales Ambulance Service NHS Trust, los cuales valoraron positivamente tanto el simulador como la técnica. La evaluación formal de la técnica realidad háptica se ha llevado a cabo en una comparativa con la técnica de la burbuja y los resultados han mostrado que la nueva técnica es superior a la de la burbuja en varios aspectos, colocándola como la técnica de referencia a la hora de integrar los dispositivos hápticos de realimentación de fuerzas de escritorio en experiencias inmersivas de realidad virtual.