Uma mão no ombro, o carinho de um braço ou um simples abraço. O toque humano pode trazer calma, conforto e proximidade — uma sensação de segurança e proteção. Quando as células nervosas da nossa pele são estimuladas pelo toque, várias partes do nosso cérebro são ativadas, desencadeando alterações imediatas na bioquímica do nosso corpo. São libertadas hormonas e moléculas sinalizadoras, incluindo a oxitocina, que cria uma sensação de bem-estar e conexão. Em contraste, as videochamadas deixam-nos muitas vezes indiferentes. Sentimos falta da proximidade e da ligação emocional que os encontros presenciais proporcionam. Mas o que acontece quando a proximidade física é essencial, quando as crianças estão gravemente doentes, mas os seus pais não as podem visitar? E quando o contacto físico não é possível devido a um sistema imunitário enfraquecido?
Uma equipa de investigação interdisciplinar da Universidade do Sarre, da Universidade de Ciências Aplicadas htw saar, do Centro de Tecnologia de Mecatrónica e Automação (ZeMA) e do Centro Alemão de Investigação em Inteligência Artificial (DFKI) está a trabalhar numa tecnologia que permitirá às crianças das enfermarias de isolamento hospitalar experimentar a proximidade física dos seus pais de forma muito natural durante as visitas virtuais. O projeto "Multi-Immerse" situa-se na interseção da engenharia, neurotecnologia, medicina e ciência da computação, e a equipa de investigação está a desenvolver formas de facilitar encontros virtuais multissensoriais entre indivíduos. O objetivo é criar uma nova tecnologia que permita aos jovens pacientes ver, ouvir e sentir os seus pais e irmãos da forma mais realista possível, para que as crianças experimentem uma forte sensação de interação física próxima, mesmo quando estão fisicamente separadas.
O grupo de investigação liderado pelos professores Stefan Seelecke e Paul Motzki, da Universidade do Sarre e do ZeMA, em Saarbrücken, é responsável pelo aspeto tátil do projeto e pela criação de sistemas técnicos que proporcionam uma sensação tátil realista. Os engenheiros de Saarbrücken são especialistas na utilização de películas finas de silicone para conferir novas capacidades às superfícies. Desenvolveram filmes com apenas 50 micrómetros de espessura que podem ser utilizados como uma segunda pele. Tal como a nossa pele é a interface entre o nosso corpo e o mundo exterior, estes filmes ultrafinos são a interface entre o corpo e o mundo virtual. O objetivo é criar uma sensação tátil realista a partir das interações entre pessoas num ambiente virtual.
Quando incorporados em tecidos, estes filmes de alta tecnologia permitem que uma criança experimente o toque quando um dos pais acaricia um segundo tecido inteligente noutra parte do corpo. Os filmes, denominados elastómeros dielétricos, atuam tanto como sensores — detetando o toque da mãe ou do pai — como atuadores — transmitindo esses movimentos à criança”, explica o Professor Seelecke, que dirige o Laboratório de Sistemas de Materiais Inteligentes da Universidade do Sarre. Quando funciona como sensor, o filme consegue reconhecer com precisão como uma mão ou um dedo o pressiona ou estica. Esta deformação física provocada pela mão do adulto é reproduzida com exatidão numa segunda camada de tecido que está em contacto com a pele da criança, proporcionando a sensação realista de ser acariciada, por exemplo.
Uma camada altamente flexível e eletricamente condutora é impressa em cada lado do filme ultrafino para criar o que é conhecido como elastómero dielétrico. “Se aplicarmos uma voltagem ao filme de elastómero, os elétrodos atraem-se, comprimindo o polímero e fazendo com que este se expanda lateralmente, aumentando assim a sua área superficial”, explica o Professor Paul Motzki, titular de uma cátedra interinstitucional em sistemas de materiais inteligentes para produção inovadora na Universidade do Sarre e no ZeMA. O mais pequeno movimento do filme altera a sua capacitância elétrica, uma grandeza física que pode ser medida com precisão.
Ao compreender a correlação entre os valores de capacitância e as deformações do filme, os investigadores podem utilizar tecidos inteligentes para transferir o movimento de carícia da mão de um adulto para o braço de uma criança. A equipa de investigação consegue controlar com precisão o movimento do filme de elastómero. Combinando dados de capacitância com algoritmos inteligentes, a equipa desenvolveu uma unidade de controlo capaz de prever e programar sequências de movimento, controlando assim com precisão a deformação do filme de elastómero. “Podemos fazer com que o filme execute movimentos de flexão controlados continuamente para exercer uma pressão crescente sobre a pele ou mantê-lo numa posição fixa”, explica a estudante de doutoramento Sipontina Croce, que está a desenvolver a sua tese de doutoramento no âmbito do projeto. Também podem criar movimentos de toque numa frequência específica. A amplitude e a frequência do movimento podem ser reguladas com precisão.
Na Feira de Hannover deste ano, a equipa irá demonstrar a sua tecnologia com um “relógio” ao qual foi aplicado um filme inteligente na parte traseira. “Podemos criar cadeias destes componentes inteligentes para que possam transmitir movimentos longos e suaves. Para isso, interligamos os componentes para que possam comunicar e cooperar coletivamente dentro de uma rede”, explica Paul Motzki.
Esta tecnologia têxtil inteligente é barata, leve, silenciosa e eficiente em termos energéticos. Ao adicionar um elemento tátil aos jogos de computador, a nova tecnologia de filme elastomérico também pode ser utilizada para tornar a experiência de jogo mais realista. Em projetos relacionados, os engenheiros utilizaram a sua tecnologia para criar luvas interativas para futuros processos de produção industrial ou para criar a sensação de um "botão" ou "deslize" em ecrãs planos de vidro, acrescentando literalmente uma nova dimensão às interações com ecrãs tácteis.
Na Feira de Hannover deste ano, os especialistas em materiais inteligentes de Saarbrücken apresentarão outros desenvolvimentos utilizando elastómeros dielétricos, como t-shirts sensoriais ou solas de sapatos, ou componentes industriais como bombas de alto desempenho, bombas de vácuo e atuadores.
Enquadramento:
O projeto FEDER "Multi-Immerse", liderado pela Professora Martina Lehser (Universidade de Ciências Aplicadas do Sarre / ZeMA), é uma colaboração que envolve o Centro de Neurotecnologias Digitais do Sarre (CDNS), sediado no Campus Médico da Universidade do Sarre em Homburg, e o Centro de Tecnologia de Mecatrónica e Automação (ZeMA). Para além da Professora Martina Lehser e dos Professores Stefan Seelecke e Paul Motzki, o projeto inclui também a investigação do Professor Daniel Strauss (Chefe da Unidade de Neurociência de Sistemas e Neurotecnologia), do Professor Michael Zemlin (Diretor do Hospital Infantil da Universidade do Sarre), da Professora Eva Möhler (Chefe do Departamento de Psiquiatria Infantil e da Adolescência do Centro Médico da Universidade do Sarre) e de informáticos da Universidade do Sarre (Professor Jürgen Steimle) e do Centro Alemão de Investigação em Inteligência Artificial (DFKI).
A tecnologia de elastómeros dielétricos continua a ser desenvolvida por estudantes de doutoramento que realizam investigação como parte dos seus projetos de tese sob a supervisão dos professores Seelecke e Motzki. Os resultados foram publicados em diversas revistas científicas. A investigação recebeu também apoio de inúmeras fontes. A União Europeia atribuiu uma bolsa de investigação Marie Curie. O governo do Sarre prestou assistência financeira através dos projectos FEDER iSMAT e Multi-Immerse, e a ME Saar (Associação das Indústrias Metalúrgicas e Eléctricas do Sarre) financiou um programa de investigação de doutoramento. A equipa
visa também desenvolver os resultados da sua investigação aplicada para aplicações comerciais e industriais, razão pela qual a empresa "mateligent GmbH" foi criada a partir do departamento do professor Seelecke.
