Tecnología háptica para sentir la música

Enseñar por medio de un ambiente virtual la física detrás de los sonidos de un tambor, es el proyecto que clasificó a estudiantes de la Facultad de Ciencias de la Universidad Autónoma de Baja California (UABC) entre los nueve finalistas del concurso internacional de háptica Student Innovation Challenge 2017.

El proyecto denominado Waves of music: hear, feel, see, and learn consiste en una plataforma multimodal que estimula los sentidos auditivo, visual y táctil, genera en el usuario una experiencia de realidad virtual que simula lo que ocurre al golpear el tambor y además muestra propiedades físicas como amplitud y frecuencia de onda.

La plataforma ha sido diseñada como herramienta didáctica para enseñar conceptos básicos de física y puede ser utilizada tanto con estudiantes de educación básica y hasta nivel de licenciatura, como con personas con discapacidad.

La doctora Eloísa García Canseco, investigadora de la Facultad de Ciencias de la UABC y asesora del equipo de estudiantes, explicó que el proyecto fue desarrollado utilizando dos dispositivos que funcionan conectados a una computadora.

“Lo que hacen es simular que golpeas con una baqueta un tambor, se va a simular un golpe, el usuario va a sentir como si realmente estuviera pegándole a un tambor físico y todos los efectos que se dan al golpear una membrana”, detalló.

Puntualizó que el trabajo de los estudiantes se centra en el diseño de una lección que de forma interactiva enseña la física que implica tocar un instrumento musical como el tambor.

De la física a las ciencias computacionales

Erik Uziel Gallardo Romero, estudiante de la licenciatura en física de la UABC, expuso que su participación en el proyecto consiste en explicar la física en forma computacional para que el usuario comprenda los conceptos que se enseñan.

“Mi parte en el proyecto es aplicar la parte física para que el proyecto sea realista: qué hay detrás de los conceptos que normalmente vemos en clase y que para la mayoría de las personas son aburridos, cómo explicarlo de otra forma más interactiva y esto es a través del sentido del tacto”, mencionó.

Variación de presión y la fuerza que ejerce una onda son algunos de los temas del campo de la física que se han integrado a la plataforma.

“Cuando nosotros tocamos una canción, en verdad estamos creando varias vibraciones, entonces esas vibraciones se propagan en el aire y generalmente no las sentimos porque son muy débiles, pero con el proyecto la idea es que nosotros podamos también sentir esas vibraciones y esa es la parte en la que yo estoy involucrado”, sostuvo el estudiante.

Dispositivos de bajo costo

Los dos dispositivos utilizados en el desarrollo de Waves of music son dispositivos de bajo costo que fueron diseñados en la Universidad de Stanford y en la Universidad de Columbia Británica, los cuales pueden ser armados con componentes comprados o imprimirlos en una impresora 3D.

Rafael Peralta Blanco, estudiante de la licenciatura en ciencias computacionales de la UABC, explicó que uno de los dispositivos cuenta con un grado de libertad, ya que se puede mover hacia enfrente o hacia atrás y tiene un motor desde el que se genera la fuerza que se opone cuando el usuario lo mueve.

“Lo que nosotros capturamos es cuánta fuerza está ejerciendo el usuario sobre el aparato, es para usarlo como baqueta y en el momento que nosotros bajamos la palanca, es el análogo a pegar con la baqueta a la membrana del tambor, ahí podemos determinar más o menos la fuerza que va a ejercer y qué tan fuerte va a ser el sonido”, refirió.

El segundo dispositivo, a diferencia del anterior, tiene dos grados de libertad, es decir, puede moverse en un plano de dos dimensiones; para ello cuenta con dos motores que giran la palanca y con base en ello se puede controlar el movimiento.

Student Innovation Challenge

El diseño de Waves of music fue emprendido por los estudiantes asesorados por la doctora Eloísa García, en respuesta a una convocatoria internacional para que alumnos de licenciatura y posgrado participaran en el concurso de háptica Student Innovation Challenge.

Eloísa García comunicó que el concurso forma parte del congreso anual World Haptics, que reúne a investigadores y estudiantes de todo el mundo, dedicados al desarrollo de nuevos dispositivos que permiten interactuar con ambientes virtuales.

Desde hace tres años, el congreso incluye la organización del concurso estudiantil de háptica e innovación tecnológica y cada año el tema del concurso es distinto.

Este año el congreso se celebró del 6 al 9 de junio y se eligió como tópico el uso de la tecnología háptica para la enseñanza de las ciencias en niños y jóvenes.

La investigadora apuntó que cada año compiten alrededor de 100 propuestas y solamente eligen un máximo de 10 finalistas, entre los que se encuentran equipos canadienses, europeos, estadounidenses, entre otros.

“Es un concurso muy especial porque desde que avisan la lista de ganadores y luego que envían el dispositivo, al final quedan ocho semanas para llevarlo a la práctica, son dispositivos con los que no hemos trabajado y los estudiantes rápidamente tienen que aprender el ambiente de desarrollo, familiarizarse con la programación, el entorno, el lenguaje, etcétera, y empezar a desarrollar la idea con la que dijeron que iban a trabajar”, comentó.

Háptica en la UABC

La doctora Eloísa García describió la tecnología háptica como aquella a través de la cual es posible tocar objetos virtuales y sentir las propiedades de dichos objetos como si fueran un objeto físico.

Apuntó que en la Facultad de Ciencias de la UABC, desde hace cuatro años emprendieron la implementación del laboratorio de interfaces hápticas, donde ya cuentan con varios proyectos y gracias al cual se han graduado estudiantes de doctorado especializados en esta área.

“Estamos tratando de involucrar a estudiantes de licenciatura en este tipo de proyectos y una forma de hacerlo es invitándolos a participar en este concurso que, independientemente del resultado, lo importante es que explotemos al máximo el tema e introducir a los estudiantes a la investigación”, concluyó.