Métodos de renderizado multisensorial y análisis de estabilidad en interfaces hápticos

Abstract

El desarrollo de la tecnología háptica está permitiendo que los sistemas de Realidad Virtual se implanten como herramientas de enseñanza y trabajo en múltiples campos como la cirugía o la aeronáutica. Sin embargo, se trata de una tecnología que todavía se encuentra en sus inicios, y que como tal, tiene mucho camino por recorrer. Los interfaces hápticos permiten a los usuarios interactuar con entornos remotos o virtuales a través del sentido del tacto. Un dispositivo háptico es un mecanismo mediante el que un usuario puede controlar los movimientos de un objeto virtual o un robot real en una aplicación, y recibir información táctil del entorno de trabajo. El uso de estos sistemas viene condicionado por la calidad de la restitución háptica aplicada al usuario. Tecnológicamente, resulta todavía complicada la generación de estímulos táctiles adecuados y realistas mediante estos sistemas. La presente tesis investiga y aporta soluciones en tres áreas primordiales de la háptica: el cálculo de las fuerzas y pares de contacto, la percepción multisensorial de los eventos, y la estabilidad del sistema. Calcular en tiempo real las fuerzas y pares que deben restituirse al usuario como consecuencia de sus acciones en una aplicación virtual es una tarea complicada y esencial para la eficacia de estos sistemas. Este trabajo desarrolla unos algoritmos de control que permiten calcular dichas fuerzas y pares de manera eficaz en entornos complejos. Además, se analiza la eficacia de combinar los distintos canales sensoriales disponibles en el sistema para mejorar la percepción de los eventos. Una característica que distingue a los sistemas hápticos de otros sistemas máquina-usuario es que el usuario comparte espacio de trabajo con el mecanismo. Este hecho implica que comportamientos inestables del sistema puedan poner en peligro al usuario. Por ello, en este trabajo se evalúa la influencia de diversos factores, en particular los modos de vibración y la dinámica del usuario, en la estabilidad.