Stanford aumenta el acceso al modelado 3D a través de la pantalla táctil

La pantalla recuerda a un juguete de arte de alfiler, ya que forma formas a partir de un campo de clavijas altas y rectangulares que se mueven hacia arriba y hacia abajo. (Crédito de la imagen: Farrin Abbott)

Stanford aumenta el acceso al modelado 3D a través de la pantalla táctil
Los investigadores de Stanford diseñaron una pantalla táctil que tiene como objetivo hacer que la impresión 3D y el diseño asistido por computadora sean accesibles para personas ciegas y con discapacidad visual.

29 DE OCTUBRE DE 2019

POR TAYLOR KUBOTA

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Con el objetivo de aumentar el acceso a la fabricación, los ingenieros de la Universidad de Stanford han colaborado con miembros de la comunidad ciega y con discapacidad visual para desarrollar una pantalla táctil que imite la geometría de los objetos 3D diseñados en una computadora.

Video de Farrin Abbott

Para hacer que el diseño asistido por computadora sea más accesible para las personas ciegas y con discapacidad visual, los investigadores de Stanford desarrollaron una pantalla que se puede combinar con el software de diseño 3D para producir rápidamente representaciones táctiles del trabajo en progreso de un usuario.

Crear un objeto 3D con software es a menudo el primer paso para producirlo físicamente y puede ser una carga para las personas ciegas o con discapacidad visual. Incluso con el software de modelado 3D que tiene formas más accesibles de ingresar diseños, todavía tienen que evaluar su trabajo creando una versión física que puedan tocar o escuchando una descripción provista por una persona vidente.

“Las herramientas de diseño permiten a los usuarios crear y contribuir a la sociedad pero, con cada elección de diseño, también limitan quién puede y quién no puede participar”, dijo Alexa Siu, una estudiante graduada en ingeniería mecánica en Stanford, quien desarrolló, probó y refinó el sistema presentado en esta investigación. “Este proyecto se trata de empoderar a un usuario ciego para que pueda diseñar y crear de forma independiente sin depender de mediadores videntes porque eso reduce la creatividad, la agencia y la disponibilidad”.

Este trabajo es parte de un esfuerzo mayor dentro del laboratorio de Sean Follmer , profesor asistente de ingeniería mecánica, para desarrollar pantallas táctiles, pantallas que transmiten información a través del tacto, para diversos fines, como la interacción humano-computadora y nuevas formas de compartir o explicar Información en 3D. Siu presentó el trabajo actual el 29 de octubre en la Conferencia Internacional ACM SIGACCESS sobre Computadoras y Accesibilidad (ASSETS). Aunque la pantalla que presentó es un prototipo, el laboratorio espera hacer una versión que sea menos costosa, más grande y capaz de crear formas con mayor detalle.

Joshua Miele, coautor del artículo, es un científico ciego, diseñador y educador que ayudó a desarrollar el sistema mientras era director asociado de investigación y desarrollo de tecnología en el Centro de Investigación de Ingeniería de Rehabilitación Smith-Kettlewell. “Abre la posibilidad de que las personas ciegas sean, no solo consumidores de los beneficios de la tecnología de fabricación, sino agentes en ella, creando nuestras propias herramientas a partir de entornos de modelado 3D que quisiéramos o necesitáramos, y tener alguna esperanza de hacerlo en un de manera oportuna ”, dijo.

Mayor comprensión
La pantalla recuerda a un juguete de arte de alfiler, ya que forma formas a partir de un campo de clavijas altas y rectangulares que se mueven hacia arriba y hacia abajo. Al ingresar las especificaciones de su forma deseada en el programa de modelado 3D adjunto, los usuarios pueden evaluar su creación a través de la pantalla táctil. Cada vez que alteran la forma, pueden ordenar a la pantalla que la vuelva a representar. Esta pantalla táctil se considera 2.5D en lugar de 3D porque la parte inferior de la pantalla no cambia de forma.

Los investigadores codiseñarón este sistema con personas ciegas o con discapacidad visual, un proceso que fue esencial para abordar las necesidades reales de sus usuarios. Al final, el equipo produjo un sistema que puede rotar un modelo 3D, acercar y alejar un objeto y mostrarlo en secciones divididas, como mostrar la parte superior e inferior de una taza una al lado de la otra. Los usuarios también pueden sentir la forma con varios dedos o con toda la mano, lo que mejora la información que pueden interpretar desde la pantalla.

“Lo que es realmente asombroso es que puedo ver varias perspectivas del objeto y no solo el objeto en su estado único”, dijo Son Kim, especialista en tecnología de asistencia para el Centro para Ciegos de Vista en Palo Alto y coautor de el papel. “Eso ofrece una mayor dimensión para comprender el objeto que estás intentando hacer. Y esa es la misma oportunidad que tendría un compañero vidente, donde también podrían ver varias perspectivas de su objeto objetivo “.

El equipo contó con cinco personas ciegas o con deficiencias visuales que probaron la plataforma y el sistema recibió comentarios muy positivos, incluidas las solicitudes de los usuarios para mantener los modelos que crearon durante las pruebas.

“Personalmente, creo que el acceso a las herramientas y el acceso a la fabricación es algo que es increíblemente importante e increíblemente poderoso”, dijo Follmer, autor principal del artículo. “Así que escuchar sobre los tipos de dispositivos y objetos y modelos 3D que querían crear fue la parte más emocionante”.

Escala y resolución
Con el éxito de este proceso inicial de codiseño y prueba, a los investigadores les gustaría mejorar la escala, la asequibilidad y la resolución de la pantalla del pin: actualmente, cada pin es bastante grande, por lo que la pantalla no puede mostrar muchos detalles .

“Los comentarios que recibimos mostraron que, incluso con esta pantalla grosera, todavía podemos obtener interacciones significativas”, dijo Siu. “Eso sugiere que hay un gran potencial en el futuro para este tipo de sistema”.

A los investigadores también les gustaría explorar alternativas al programa de software, que requiere algunas habilidades de programación y depende de la comunicación basada en texto. Una opción puede ser un sistema donde los usuarios ajustan físicamente los pines, lo que hace que el código cambie y coincida con lo que formaron.

“Realmente estoy entusiasmado con este proyecto”, dijo Kim. “Si se mueve hacia la implementación o distribución masiva de tal manera que sea rentable que permita a los futuros diseñadores con discapacidad visual o ciegos que salen de la universidad tener una herramienta, que le daría a esa persona o personas el nivel de accesibilidad a mejorar su aprendizaje; contribuye al principio del acceso individual y universal y promueve la independencia “.

Un diseño más económico.
Otro estudiante graduado en el laboratorio de Follmer, Kai Zhang, se enfoca en crear una versión menos costosa y de mayor resolución del sistema que involucra pines mucho más pequeños. Zhang y sus colegas han diseñado y probado una pantalla de forma pequeña, detallada en un artículo publicado en IEEE Transactions on Haptics , con clavijas de 1/16 de pulgada (1,6 mm) de ancho y materias primas que cuestan $ 0.11 por pin, una reducción significativa en el costo en comparación a otras pantallas.

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Video de Stanford SHAPE Lab    Stanford aumenta el acceso al modelado 3D a través de la pantalla táctil

“El alto costo es una limitación importante para muchas pantallas táctiles existentes”, explicó Zhang. “Si se puede construir una pantalla táctil con un precio comparable al de la electrónica de consumo promedio, como un teléfono inteligente o una computadora portátil, se puede usar ampliamente para personas con discapacidad visual y otras aplicaciones, como la realidad virtual, la telepresencia y la interacción humano-computadora”.

Otras pantallas táctiles 2.5D tienen un motor por pin pero este diseño tiene una única plataforma motorizada que levanta todos los pines al unísono. Luego, a medida que la plataforma se mueve hacia abajo, los frenos agarran los pasadores en la posición deseada a través de la adhesión electrostática, similar a lo que sucede después de frotar un globo en su cabello.

La pantalla es una matriz pequeña de 4 pines por 2 pines para fines de prueba y la plataforma debe subir y bajar cada vez que un usuario quiera renderizar una nueva forma. Los investigadores están trabajando para crear una versión más grande que pueda renderizar entre formas sin tener que restablecer la plataforma, que dependerá de mecanismos electrostáticos similares y dispositivos electrónicos de bajo costo.

Esta investigación fue financiada por la National Science Foundation. Follmer también es miembro de Stanford Bio-X .

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