Quais fatores afetam como o toque humano percebe a suavidade, como a sensação de pressionar a ponta do dedo contra um marshmallow, um pedaço de argila ou uma bola de borracha? Explorando esta questão em detalhes, uma equipe de engenheiros e psicólogos da Universidade da Califórnia em San Diego descobriu truques inteligentes para projetar materiais que reproduzem diferentes níveis de suavidade percebida.

Os resultados fornecem insights fundamentais para projetar materiais táteis e interfaces táteis que podem recriar sensações de toque realistas, para aplicações como pele eletrônica, próteses e robótica médica. Os pesquisadores detalham suas descobertas na edição de 30 de agosto da Avanços da Ciência .

"Fornecemos uma fórmula para recriar um espectro de suavidade. Ao fazer isso, estamos ajudando a fechar a lacuna na compreensão do que é necessário para recriar alguns aspectos do toque, "disse Charles Dhong, que co-liderou o estudo como pós-doutorado na UC San Diego e agora é professor assistente de engenharia biomédica na Universidade de Delaware. Dhong trabalhou com Darren Lipomi, professor de nanoengenharia da UC San Diego e co-autor do estudo.

Com base nos resultados de seus experimentos, os pesquisadores criaram equações que podem calcular o quão macio ou duro será um material com base na espessura do material, Módulo de Young (uma medida da rigidez de um material), e áreas micropadrão. As equações também podem fazer o inverso e calcular, por exemplo, quão grosso ou micropadrão um material precisa ser para sentir um certo nível de maciez.

"O que é interessante sobre isso é que descobrimos duas novas maneiras de ajustar a suavidade percebida de um objeto - micropadronização e alteração da espessura, "Dhong disse." O módulo de Young é o que os cientistas normalmente recorrem em termos do que é macio ou duro. É um fator, mas agora mostramos que é apenas uma parte da equação. "

Recriando suavidade

Os pesquisadores começaram examinando dois parâmetros que os engenheiros usam para medir a maciez percebida de um material:a profundidade do recuo (a profundidade com que a ponta do dedo pressiona o material) e a área de contato entre a ponta do dedo e o material. Normalmente, esses parâmetros mudam simultaneamente quando a ponta do dedo pressiona um objeto. Toque em um pedaço de borracha macia, por exemplo, e a área de contato aumentará quanto mais profundamente a ponta do dedo for pressionada.

Dhong, Lipomi e seus colegas estavam curiosos para saber como a profundidade da indentação e a área de contato afetam independentemente a percepção de suavidade. Para responder a esta pergunta, eles projetaram materiais especialmente que desacoplaram os dois parâmetros e os testaram em seres humanos.

Os pesquisadores criaram nove placas elastoméricas diferentes, cada um com sua própria proporção única de profundidade de indentação para área de contato. As placas diferiam na quantidade de micropadrões na superfície, espessura e módulo de Young.

A micropadronização é a chave para o design. Consiste em arranjos de pilares microscópicos elevados pontilhados na superfície das lajes. Esses pequenos pilares permitem que a ponta do dedo pressione mais profundamente sem alterar a área de contato. Isso é semelhante a pressionar contra os pinos de metal de um brinquedo Pinscreen, onde matrizes de pinos deslizam para dentro e para fora para fazer uma impressão 3D.

"Ao criar essas estruturas de superfície micropadrão, produzimos regiões descontínuas de contato onde o dedo pressiona que são muito menores do que a sombra que projetaria na superfície, "Disse Lipomi.

A equipe testou as lajes em 15 sujeitos e os instruiu a realizar duas tarefas. Na primeira tarefa, eles apresentaram aos sujeitos vários pares de placas e pediram que identificassem a mais macia em cada par. Na segunda tarefa, os pesquisadores fizeram os participantes classificarem as nove placas da mais macia à mais dura.

Geral, as lajes que os sujeitos perceberam como mais macias eram mais grossas, tinha pouca ou nenhuma micropadrão na superfície, e tinha um módulo de Young baixo. Enquanto isso, as lajes que pareciam mais duras eram mais finas, tinha mais micropadrões e um módulo de Young alto.

Suavidade:um ingrediente básico do toque

Os experimentos também levaram os pesquisadores a uma conclusão interessante:a percepção de suavidade é uma sensação básica, não uma combinação de outras sensações.

"Isso significa que a suavidade é o ingrediente principal do tato humano. É como usarmos RGB para telas coloridas, "Disse Lipomi." Se pudermos encontrar os outros pixels de toque, 'podemos combiná-los para fazer qualquer imagem tátil que quisermos? Estas são as coisas fundamentais que gostaríamos de saber daqui para a frente. "

O artigo é intitulado:"Papel da profundidade de recuo e área de contato na percepção humana da suavidade para interfaces hápticas."