Una nueva pantalla está tomando forma

Aug 06, 2023

Las pantallas de forma, también conocidas como pantallas deformables o pantallas que cambian de forma, son una clase fascinante de tecnologías emergentes que apuntan a ir más allá de las pantallas planas tradicionales al permitir cambios físicos en su forma y apariencia. A diferencia de las pantallas convencionales que son estáticas, las pantallas de formas ofrecen la capacidad única de transformar sus superficies, creando formas dinámicas en 3D y texturas tangibles. Estas pantallas se pueden construir utilizando diversos materiales y mecanismos, como aleaciones con memoria de forma, actuadores neumáticos o bombas hidráulicas.

Las aplicaciones potenciales de las visualizaciones de formas son amplias y diversas. Un caso de uso destacado son las interfaces de usuario, donde estas pantallas pueden mejorar la interacción y la experiencia del usuario. Imagine un teléfono inteligente con una pantalla con forma que proporciona retroalimentación táctil para diferentes funciones, haciendo que los botones se sientan más distintos, o una consola de juegos con controladores que se transforman físicamente para adaptarse al entorno del juego. Además, las visualizaciones de formas tienen importantes implicaciones en las aplicaciones de realidad virtual y realidad aumentada, ya que permiten a los usuarios sentir e interactuar con objetos virtuales de una manera más realista.

A pesar de las interesantes posibilidades, los sistemas actuales de visualización de formas se enfrentan a algunas limitaciones importantes que dificultan su adopción generalizada. Un desafío clave es la resolución relativamente baja de las pantallas. La creación de formas intrincadas o texturas de alta fidelidad requiere una gran cantidad de unidades de actuador individuales, lo que puede resultar técnicamente complicado y costoso de implementar. Además, las frecuencias de actualización de las pantallas de formas tienden a ser más lentas que las de las pantallas normales, lo que genera retrasos visibles al transformar formas o actualizar texturas. Muchas visualizaciones de formas también dependen de grandes sistemas externos para impulsar la actuación, que pueden ser voluminosos y engorrosos, lo que limita las áreas de aplicación práctica.

Una nueva e innovadora visualización de formas creada por investigadores de la Universidad de Colorado Boulder supera muchas de las limitaciones de los sistemas existentes. Este trabajo podría permitir una nueva generación de pantallas de formas de alta fidelidad con frecuencias de actualización rápidas. La pantalla robótica suave también tiene un mecanismo para detectar toques con un alto grado de precisión e implementa un sistema de control que permite la actuación individual de cada píxel. Y lo que es más importante, esta pantalla no requiere un gran sistema externo para controlarla.

Los investigadores diseñaron una cuadrícula de 10 por 10 de células accionadoras electrostáticas autorreparadoras hidráulicamente amplificadas (HASEL). Estos actuadores electrohidráulicos blandos son potentes y capaces de actuar a alta frecuencia. Una superficie elástica de la piel sirve como barrera entre estas células y el entorno exterior. Se aprovechó un sensor magnético sin interferencias, integrado en la capa superior, para detectar deformaciones de la superficie de la piel y reconocer toques con niveles muy altos de precisión.

La pantalla resultante tiene una resolución relativamente alta, al menos en comparación con las tecnologías existentes. También se ha demostrado que tiene una frecuencia de actualización de hasta 50 Hz, lo cual es extremadamente bueno para pantallas de formas e incluso rivaliza con las velocidades a las que normalmente se reproducen videos. Y el innovador sistema de detección táctil elimina la necesidad de sistemas externos basados ​​en cámaras que se utilizan comúnmente en dichos dispositivos. Se desarrolló un sistema de control unificado que podía controlar todos los píxeles, lo que permitió que un microcontrolador integrado controlara la pantalla, en lugar de un sistema informático externo.

Se llevaron a cabo varios experimentos en los que se demostró que la pantalla era capaz, por ejemplo, de mover una bola alrededor de su superficie siguiendo un patrón programado. También podría mostrar texto en desplazamiento y responder a toques de usuarios con una sensibilidad de 0,1 mm. En una demostración más avanzada, se colocó un plátano en una parte de la pantalla, mientras calculaba el peso y mostraba el valor en otra región de la pantalla. También se demostró que se podía aprovechar el accionamiento rápido para agitar y mezclar un vial de líquido.

Si bien no se necesitan sistemas externos complejos para su funcionamiento, los investigadores demostraron que agregar una cámara puede desbloquear funciones adicionales. En un caso, se colocaron bolas de colores en la superficie de la pantalla y se clasificaron, moviendo cada color a su propia esquina.

En el futuro, al equipo le gustaría ampliar sus métodos a pantallas más grandes con una mayor densidad de píxeles. También esperan explorar el uso de su visualización de formas en otros robots blandos de alto grado de libertad, como manipuladores continuos y sistemas bioinspirados.