Diga adiós a los mandos o teclados de los videojuegos y de la bienvenida a las películas de silicona ultrafinas y de gran flexibilidad. El profesor Stefan Seelecke y su equipo de la Universidad de Saarland están desarrollando un nuevo tipo de tecnología que permite a humanos y ordenadores comunicarse de forma más natural e intuitiva.

Cuando su fina película de polímero se integra en el guante de un operario de montaje o se deposita sobre una pantalla de visualización, la película funciona como un mediador interactivo que puede indicar a un sistema informático lo que quiere el operario humano, al tiempo que proporciona al usuario una respuesta táctil en forma de impulsos, vibraciones o golpecitos, o una respuesta audible en forma de señales acústicas.

Ya sea con un mando, un teclado o un ratón, cuando queremos comunicarnos con un ordenador solemos pulsar botones o teclas. Eso restringe nuestra forma de comunicarnos en entornos virtuales y tiende a hacer que la interacción sea menos natural que la comunicación directa entre dos personas. Cuando interactuamos con ordenadores, nos centramos en encontrar el botón o la tecla adecuados en nuestro dispositivo de entrada de datos. Normalmente, los ordenadores son incapaces de entender nuestros gestos o movimientos de los dedos a menos que se añadan sensores especiales, cámaras u otras tecnologías de seguimiento del movimiento.

Pero la nueva tecnología desarrollada por Stefan Seelecke y su equipo no necesita herramientas, sensores ni cámaras adicionales: todo lo que utiliza es una simple película de polímero que dota al ordenador de un nuevo órgano sensorial. La película actúa esencialmente como un medio de interacción y comunicación espontánea entre un usuario humano y una máquina. Las películas que utilizamos sólo tienen unas 50 micras de grosor (1 micra = 1 milésima de milímetro), lo que las hace muy finas y ligeras. Las películas están listas para usar y no requieren ninguna tecnología adicional para convertirlas en sensores y/o actuadores flexibles y deformables elásticamente: son, de hecho, una especie de micromotores", explica Stefan Seelecke, catedrático de Sistemas de Materiales Inteligentes de la Universidad del Sarre, que junto con su equipo de investigación estudia estas películas poliméricas inteligentes en el ZeMA (Centro de Mecatrónica y Tecnología de Automatización) de Saarbrücken. Lo que esto significa en la práctica es que si la película se aplica a una superficie textil o a otro objeto, puede empezar a suministrar información al ordenador. Y proporciona retroalimentación al usuario en forma de señales hápticas (pulsaciones, vibraciones o movimientos de empuje) o acústicas (sonidos).

El abanico de posibles aplicaciones de estos tejidos o superficies inteligentes es inmenso. Por ejemplo, un guante para juegos o un guante industrial equipado con la película permitiría al usuario comunicarse virtualmente utilizando su mano, una de las herramientas de comunicación más importantes que utiliza el ser humano. Giacomo Morretti y Sebastian Gratz-Kelly, dos miembros del equipo de investigación de Seelecke, han equipado un guante industrial con la película y el guante ya puede indicar al sistema informático cómo mueve la mano y los dedos el operario. En un entorno virtual de "Industria 4.0", el guante inteligente podría utilizar el reconocimiento de gestos para ayudar al usuario a seleccionar un componente para instalar o podría facilitar mediciones de la fuerza de agarre que podrían ayudar al operario al apretar tornillos. El guante también podría utilizar señales acústicas para avisar al usuario si se ha cometido un error durante el proceso de montaje. El operario también podría controlar distintos procesos con sólo gesticular o mover la mano. No hace falta ser muy fantasioso para darse cuenta de que la combinación de guantes y tejidos inteligentes con un casco de realidad virtual permitiría interactuar en juegos y entornos de trabajo virtuales de forma mucho más intuitiva y realista que con un mando de videojuegos.

Otro campo de aplicación prometedor es la incorporación de la película a la ropa que pueden llevar los niños en las unidades de aislamiento de los hospitales para experimentar el contacto corporal con sus padres. Un jersey equipado con la película inteligente podría actuar como una segunda piel que transmitiera al niño abrazos y caricias cuando mamá o papá acariciaran un segundo textil inteligente. Esta última aplicación forma parte del proyecto del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) "Multi-Immerse" del Centro de Neurotecnologías Digitales del Sarre (CDNS). En el proyecto colaboran el equipo de Seelecke y un grupo de investigación dirigido por la profesora Martina Lehser (htwsaar/ZeMA), el profesor Daniel Strauss y el profesor Michael Zemlin (Facultad de Medicina de Homburg/Saar). Queremos dar a los niños de las unidades de aislamiento hospitalario y a sus padres la oportunidad de conocerse e interactuar en un espacio virtual seguro. Nuestro objetivo es crear un entorno realista y emocionalmente envolvente en el que el niño y sus padres puedan interactuar virtualmente utilizando la vista, el oído y, sobre todo, el tacto", explica Martina Lehser.

Desde el punto de vista de la ingeniería, la película es un elastómero dieléctrico que nos permite combinar funciones de sensor, actuador y acústica", explica Paul Motzki, profesor interinstitucional de sistemas de materiales inteligentes para la producción innovadora en la Universidad del Sarre y en ZeMA, donde dirige el área de investigación "Sistemas de materiales inteligentes". La película de polímero de silicona está impresa por ambas caras con un material conductor de la electricidad que responde a los cambios de los campos eléctricos y presenta un consumo de energía extremadamente bajo. Si se aplica un voltaje a la película, las fuerzas de atracción electrostática resultantes hacen que se comprima. Cuando se comprime, la película se extiende lateralmente y aumenta su superficie, lo que a su vez altera su capacidad eléctrica", explica Motzki. Podemos asignar un valor preciso de capacitancia eléctrica a cualquier posición concreta de la película". Esto confiere a la película propiedades de sensor sin necesidad de tecnología adicional. A medida que la mano y los dedos se mueven dentro del guante, la película se deforma, se estira, se estira o se comprime, lo que genera una gran secuencia de valores de medición individuales. Hemos desarrollado algoritmos inteligentes que permiten cuantificar estas secuencias de movimiento y procesarlas posteriormente en un ordenador", explica Sebastian Gratz-Kelly, que actualmente estudia los textiles inteligentes como parte de su proyecto de investigación doctoral.

Los algoritmos también permiten al equipo de investigación controlar con precisión el movimiento de la película de silicona. Los movimientos que podemos crear van desde vibraciones de alta frecuencia hasta movimientos lentos de pulsación o flexión, y también podemos mantener la película en una posición fija específica. Podemos controlar con gran precisión el tipo y la frecuencia de las vibraciones", explica Sophie Nalbach. Así, el equipo puede controlar la película para que se deforme y empuje contra el dedo del usuario. La flexión rápida de la película bajo la yema del dedo del usuario puede generar la sensación de un diminuto botón deslizante levantado o crear una ligera sensación de presión como cuando alguien acciona un interruptor real. La película también puede generar tonos acústicos individuales o incluso múltiples tonos si se superponen varias frecuencias vibratorias.