En cooperación con el Instituto de Investigación de Electrónica de la Universidad de Shizuoka (Japón), Yamaha Corporation (Hamamatsu, Shizuoka, Japón) está investigando el uso de nanotubos de carbono de paredes múltiples de largo milímetro en sensores de deformación elastoméricos para guantes.

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El fabricante de instrumentos musicales no sólo está buscando aplicaciones de realidad virtual donde los guantes de datos ligeros y blandos podrían reemplazar alternativas voluminosas y rígidas, sino que naturalmente también ajustarían los guantes de datos para los músicos, cuyo movimiento del dedo podría ser mejor monitoreado con una tela fina y estirable, basada en sensores.

En un documento reciente de ACS Sensors titulado “Respuesta-Rápida, Sensor Ampliamente Estirable de MWCNT Alineado/Compuesto de Elastómero para la Detección de Movimiento Humano”, los investigadores japoneses informaron sobre los finos sensores de deformación CNT, diseñados para ser integrados en los sistemas de detección usables basados en tela (ya sea a nivel de brazo, mano o dedo).

Utilizaron una lámina de MWCNT unidireccionalmente alineados impregnados con un elastómero (resina de uretano), haciendo electrodos con una pasta conductora en cada extremidad para formar sensores de unos pocos centímetros de largos y estirables hasta el doble de su longitud original. Sólo unos pocos micrómetros de espesor (hasta 200um con una capa adicional para soportar la elasticidad del dispositivo), los sensores de deformación obtenidos tuvieron un tiempo de respuesta inferior a 15ms con un factor de medida superior a 10 (alta sensibilidad).

Además de la repetitividad, los sensores de deformación también presentaron una linealidad de variación de resistencia muy alta. Los investigadores atribuyen esto al uso de paquetes CNT muy largos (con MWCNTs de 300 a 800μm de largo).

Mientras que el alargamiento crea rupturas y lagunas que aumentan la resistencia, debido a que los MWCNTs son tan largos, los CNT vecinos permanecen en contacto al deslizarse y frotarse entre sí, asegurando una disminución mucho más progresiva de la conductividad menos afectada por las brechas creadas, a que si su longitud fuera en el orden de los micrómetros. Al contraerse, los MWCNT se reorganizan más densamente y se restablece la resistencia original.

Además, los nuevos sensores no requieren circuitos especiales de lectura ni amplificadores, son resistentes a los ruidos externos y son altamente sensibles en un rango de resistencia relativamente alta, facilitando su integración en los materiales portátiles basados en telas.

El documento cita el deporte, la salud, la rehabilitación y la robótica como diferentes campos de aplicación donde un sensor de deformación suave y estirable podría ser utilizado para medir y analizar dinámicamente el movimiento.

Los investigadores desarrollaron entonces una manga prototipo que incorporaba el sensor de deformación CNT conectado a través de fibras sintéticas plateadas conductoras en una tela de compresión elástica. También idearon un guante de datos suaves capaces de detectar los movimientos finos de las articulaciones de los dedos sin obstaculizar los movimientos del usuario.

El autor principal Dr. Katsunori Suzuki, Gerente del Grupo de Materiales y Componentes de la División de R&D de Yamaha, aceptó compartir con eeNews Europe sus ideas sobre el tipo de productos que Yamaha podría considerar.

“Los guantes de datos introducidos en nuestro artículo fueron específicamente diseñados para detectar movimientos de los dedos en la distonía de un músico (un trastorno del movimiento neurológico) bajo un estudio conjunto con una universidad japonesa”.

El año pasado Yamaha organizó una demostración de interpretación de piano en vivo con su prototipo de guante VR en la 2ª Wearable Expo celebrada en Tokio, superponiendo los datos de sensores en la realidad virtual sobre las manos virtuales como una serie de esferas de sincronización expansión y contracción con los movimientos de los dedos del pianista.

“Estamos investigando aplicaciones para el guante VR como un medio para ayudar a los pianistas a mejorar su habilidad. Creemos que el guante VR será adecuado para aplicaciones de aprendizaje de música para servir sugerencias en tiempo real”, agregó Suzuki, “porque nuestro guante VR es mucho más estirable y delgado que lo que está disponible en el mercado” escribió, tomando el CyberGlove como un ejemplo.

De hecho, viniendo de un fabricante de instrumentos de musicales, uno podría fácilmente visualizar guantes de datos conectados a Internet con análisis en la nube relacionados con el instrumento específico y la partitura que se está tocando.

La compañía también realizó una demostración de montaje manual de VR en una fase de diseño preliminar usando el mismo sistema, simulando un montaje de motor de automóvil. El usuario de los guantes también llevaría un Oculus Rift para mostrar los datos CAD en 3D para el motor del automóvil, así como una simulación de las manos del ensamblador correspondiente al movimiento de los guantes VR.
En ese caso, los guantes fueron equipados con marcadores adicionales para el seguimiento de la mano en el espacio libre.

Yamaha ha comenzado a enviar kits de desarrollo de sensores a los clientes, incluyendo dos bandas de sensores y un transmisor inalámbrico Bluetooth desmontable (consultas a cnt@beat.yamaha.co.jp).

Para la exportación, la compañía también está preparando un “sistema de cableado” que conectaría directamente un puerto USB para mostrar los datos brutos obtenidos de los sensores.