Soluciones hápticas para el modelado industrial

La palabra háptica, que no figura en el Diccionario de la Real Academia Española, proviene del griego hápto (tocar, relativo al tacto). Significa todo aquello referido al contacto, especialmente cuando éste se utiliza de manera activa. El modelado de diseño industrial utilizado para fabricar prototipos de artículos para el hogar o maquetas de piezas de carrocerías de vehículos, por ejemplo, podría dar muy pronto el gran salto desde el mundo del yeso, la arcilla y la madera hacia un modelo digital. Esto puede ser posible gracias a un sistema de realidad aumentada llamado SATIN que combina la tecnología sensible al tacto con el modelado 3D y el diseño asistido por ordenador (CAD) para permitirles a los diseñadores profesionales sentir y dar forma a sus creaciones.

Realizar el modelado de un producto que se comercializará de manera industrial requiere de un proceso de diseño estético que no puede despreciarse si lo que se desea es transmitirle al cliente líneas de estilo y terminaciones acordes a la marca del producto. El mercado del automóvil mucho tendría para contarnos sobre este tema y sobre las horas, días y semanas que le toma a un equipo de profesionales trasladar las ideas del nuevo diseño a los dibujos y al papel. Luego, esto es trasladado a los sistemas asistidos por ordenador para que finalmente los artesanos realicen la magia de convertir un modelo dibujado en una estructura sólida hecha en arcilla, madera o espuma. Por último, la unidad se pinta y decora simulando un modelo final terminado donde se pueden apreciar las sombras, las delicadezas en las líneas, la estética, las texturas y muchos aspectos que sólo en un sistema “real” se pueden apreciar. Sólo en una interacción háptica se pueden descubrir “detalles” que en el mundo numérico y de ordenador no se llegan a apreciar.

El proyecto SATIN (Sound And Tangible Interfaces for Novel) consiste en una investigación sobre una nueva generación de interfaces multi-modales y multi-sensoriales, basada en la libre interacción de las manos del diseñador con formas virtuales que representan la terminación estética de un artículo con la posibilidad de una visión estereoscópica y con prestaciones auditivas. La interfaz háptica consiste en una tira de sensores movida y orientada en el espacio mediante dos sistemas denominados “FCS – HapticMaster” que copian la posición que adopta la cinta de sensores dispuesta de maneras específicas por los diseñadores que evalúan líneas de diseño y estilo de un producto. La forma adoptada por la cinta es visualizada en un sistema 3D que imita un modelo físico real (de una pieza o un cuerpo). Esto permite “tocar” una curva, una línea, un borde de ataque o de fuga de un perfil aerodinámico sin necesidad de tener que realizar una maqueta de ellos.

“La tecnología utilizada en la interfaz háptica todavía no es tan avanzada como para proporcionar toda la información que sería necesaria sobre una superficie. El sistema SATIN, por ejemplo, en esta fase de desarrollo, sólo puede representar curvas. Sin embargo, se espera que las mejoras en los materiales y en la mecánica venidera en los próximos años puedan lograr sistemas que les permitan a los diseñadores sentir, manejar y dar una nueva forma a cualquier tipo de superficie u objeto", dice la investigadora Mónica Bordegoni, profesora en el Politecnico di Milano en Italia. Los brazos robóticos utilizados en este proyecto son similares a los empleados para la soldadura a distancia en la industria automotriz o para una cirugía dental y adoptan distintas posiciones y giros logrando “una spline robótica”, es decir, la versión electrónica de la tira de material flexible, generalmente de madera o metal, utilizada por los diseñadores para dibujar curvas. Equipadas con actuadores (servos) y sensores, la spline se deforma, se distorsiona y se adapta de forma automática al modelo mecánico que finaliza en una representación digital del producto cargado en el sistema por el diseñador.

Durante el desarrollo del proyecto SATIN, se han desarrollado varias versiones de la cinta táctil equipada con los sensores y los actuadores. En la primera versión, la cinta era más corta y poseía sólo cuatro servomotores de accionamiento. Posteriormente se desarrolló una larga tira geodésica (900 milímetros de largo) accionada por nueve servos para la prestación de superficies mayores. Esta tira más larga permite doblar y girar su estructura para representar una gama más amplia de las curvas, incluyendo curvas geodésicas. La versión final resultó de una menor longitud (600 milímetros) para resolver algunos inconvenientes ergonómicos y de facilidad de uso que experimentaron los usuarios respecto a la versión de mayor longitud. Por último, cabe agregar que la función sonora del desarrollo interviene en los casos en que las limitaciones físicas y mecánicas de la cinta no permiten desarrollar una figura geométrica correcta, es decir, donde existan curvaturas que no se puedan llevar a cabo por los puntos de unión de los bloques que forman la longitud de la cinta. El diseñador, al tocar estos sectores “imperfectos”, es advertido por una señal auditiva del inconveniente y continúa adelante con el modelado de la pieza. Además, indica cada curva y/o punto de inflexión de la línea final obtenida.

El proyecto SATIN pretende ser una herramienta de escritorio desde donde los diseñadores puedan trasladar sus creaciones partiendo de una forma real hacia el ordenador. Para esto utilizarán un sistema electromecánico deformable con el objeto de acelerar el proceso de diseño y facilitar el trabajo de sentir “la sensación de tocar” las formas que tendrá su inspiración en el mundo real y físico.