Sviluppo del sistema di movimentazione di un'interfaccia tattile per l'esplorazione di oggetti virtuali

The SATIN (Sound And Tangible Interfaces for Novel product) system is a multimodal and multisensory interface for the evaluation and modification of virtual objects composed by a stereoscopic display system and two Moog HapticMaster devices. A flexible strip as a haptic interface composes the SATIN system. In fact, the strip can be rendered taking into account the shape of a virtual object allowing the user to explore, evaluate and modify the represented virtual object. The mechanical configuration in the SATIN system achieves a minimum bending radius of 170 mm, which directly limits the total surfaces that the haptic strip is able to represent. Obviously, the smaller the bending radius of the haptic strip is, the higher is the domain of virtual shapes that is possible to render. The aim of the thesis is to develop a new transmission system for the haptic interface in order to improve the radius of curvature rendered by the strip mechanism, reducing the size and implementation cost, using the surface approach, instead of using the geodesic one. After a total reconfiguration of components and system operation and, by the development of a new mechanism concept, the result is an innovative system. The new concept in the transmission system of the strip is obtained by using a mesh of hinged triangles with inclined axis, in which is used a system of absolute and relative actuating motion. This configuration allows the extension of the mechanism from the center to its ends providing the possibility of using only one Moog HapticMaster obtaining a spatial positioning system with 6 degrees of freedom. The implementation of interaction sensors on each contact point allows the user to make directly changes to the local surface curvature. The resulting system improves both, the bending radius and the torsional angle required by the haptic strip, maintaining small sizes and reducing the implementation costs.

Il sistema SATIN è un’interfaccia multimodale e multisensoriale per l’esplorazione e la modifica di oggetti virtuali costituito da un apparato di visualizzazione stereoscopica a retroproiezione e due dispositivi Moog HapticMaster connessi ed integrati con un’interfaccia tattile. Quest’ultima è costituita da un nastro flessibile che ha la capacità di assumere la forma dell’oggetto virtuale in esame permettendo così all’utente di esplorare, valutare e modificare la superficie rappresentata. L’obbiettivo della tesi ́e lo sviluppo di un nuovo sistema di movimentazione dell’interfaccia tattile, focalizzando la progettazione sull’incremento delle prestazioni in termini di raggio di curvatura rappresentabile e sulla riduzione delle dimensioni nonché dei costi di implementazione. A seguito di una riconfigurazione del principio di funzionamento e mediante lo sviluppo di un nuovo concept dell’intero meccanismo, si ́e ottenuto un sistema totalmente nuovo. La movimentazione della striscia flessibile è stata realizzata mediante una mesh di triangoli incernierati ad assi inclinati, i quali, attraverso un sistema di azionanti relativi ed assoluti, permettono di sviluppare il meccanismo dal centro verso le estremità. Tale configurazione garantisce la possibilita ́ di alloggiare l’interfaccia su un un sistema di posizionamento spaziale a 6 gradi di liberta ́ comprendente un solo Moog HapticMaster. L’implementazione di appositi sensori di interazione su ogni punto di contatto permettono all’utente di effettuare direttamente modifiche locali alla curvatura della superficie. Il sistema così ottenuto risulta essere notevolmente performante garantendo un incremento di potenzialità in termini di raggio di curvatura minimo rappresentabile e di posizionamento spaziale delle superfici, garantendo tuttavia dimensioni ridotte e un abbattimento dei costi di realizzazione. E ́ quindi possibile ritenere la soluzione sviluppata ottimale per una nuova versione del sistema SATIN.