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The Effects of a Multi-Point Thermal Haptic Ring System on Presence in a VR Environment

Este estudio preliminar sugiere que la retroalimentación térmica activada por contacto de un sistema de anillo háptico de múltiples puntos puede mejorar la presencia espacial y el realismo experimentado en la realidad virtual, aunque los hallazgos requieren una mayor validación debido a la significación estadística marginal y a la falta de evidencia de superioridad sobre la retroalimentación térmica uniforme.

Autores originales: Wei Ning, Marco Gilardi

Publicado 2026-08-19

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CC BY 4.0

Autores originales: Wei Ning, Marco Gilardi

Artículo original bajo licencia CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Esta es una explicación generada por IA del artículo a continuación. No ha sido escrita ni avalada por los autores. Para mayor precisión técnica, consulte el artículo original. Leer descargo de responsabilidad completo

Imagina un mundo donde puedes estirar la mano y tocar un objeto virtual, sintiendo su forma y su peso, pero falta algo esencial: la temperatura. En la realidad virtual actual, podrías ver una taza de café humeante o un bloque de hielo, pero tus manos no sienten más que aire. Esta brecha entre lo que ves y lo que sientes limita qué tan reales pueden parecer estos mundos digitales. Los científicos que estudian este fenómeno llaman a la sensación de "estar allí" presencia. No se trata solo de ver una imagen convincente; se trata de que el cerebro acepte el entorno como un lugar donde realmente existes. Si bien los efectos visuales y sonoros se han vuelto increíblemente nítidos, añadir el sentido del tacto ha resultado difícil. Los investigadores están explorando ahora si añadir calor y frío a estas interacciones digitales puede engañar al cerebro para que crea que el mundo virtual es real, específicamente probando si sentir un cambio de temperatura al agarrar un objeto hace que ese objeto se sienta más sólido y el mundo más creíble.

Un equipo de investigadores de la Universidad del Oeste de Escocia decidió probar esta idea utilizando una configuración simple pero ingeniosa. Construyeron un sistema que consistía en dos pequeños anillos que se ajustan a los dedos de una persona, muy parecidos a una alianza de boda, pero con un giro. Dentro de cada anillo había un dispositivo capaz de calentarse o enfriarse, controlado por una computadora. Colocaron estos anillos en los dedos índice y anular de treinta voluntarios. Los voluntarios luego se pusieron un visor de realidad virtual y entraron en una sala digital que contenía tres cilindros grises. Estos cilindros se veían exactamente iguales; no había colores ni etiquetas para distinguirlos. La única forma de saber qué eran era agarrándolos.

El experimento fue diseñado para ver si la retroalimentación de temperatura marcaba la diferencia. En una ronda, los voluntarios agarraron los cilindros y los anillos permanecieron neutrales, sin ofrecer ningún cambio de temperatura. En la otra ronda, los anillos reaccionaban en el momento en que se tocaba un cilindro. Un cilindro se sentía frío en ambos dedos, otro se sentía cálido en ambos, y el tercero ofrecía una extraña sensación dividida: frío en un dedo y cálido en el otro. Los voluntarios no sabían cuál cilindro era cuál, ni sabían qué ronda era cuál, ya que el orden se mezcló para asegurar la imparcialidad. Después de cada ronda, completaron un cuestionario preguntando qué tan real fue la experiencia, qué tanto sintieron que estaban dentro del mundo virtual y qué tanto se sintieron involucrados en la actividad.

Los resultados ofrecieron un vistazo a cómo nuestros cerebros procesan estas sensaciones digitales. Cuando los anillos proporcionaban retroalimentación de temperatura, los voluntarios reportaron una mayor sensación de "presencia espacial", lo que significa que se sintieron físicamente ubicados dentro del espacio virtual. También calificaron la experiencia como más realista, sintiendo que la interacción con los objetos era más plausible. Sin embargo, la retroalimentación no cambió qué tanto se sintieron involucrados generalmente en la tarea o su sentido general de estar allí de una manera amplia y general. Las señales de temperatura parecían funcionar específicamente en el momento del contacto, haciendo que el objeto virtual se sintiera como una cosa real que puedes sostener, en lugar de cambiar toda la atmósfera de la habitación.

Los voluntarios también dieron sus opiniones sobre la temperatura en sí. Encontraron que el calor era más fácil de sentir y más constante que el frío. El sistema de enfriamiento era potente, pero luchaba por mantener una temperatura baja constante tan rápido como el sistema de calefacción podía mantener el calor. A pesar de esto, los participantes generalmente estuvieron de acuerdo en que la retroalimentación de temperatura añadió realismo e inmersión a la experiencia. Sintieron que el calor y el frío eran apropiados para los objetos que estaban tocando, a pesar de que no podían ver la temperatura.

Los investigadores fueron cuidadosos de no exagerar estos hallazgos. Debido a que probaron cuatro aspectos diferentes de la experiencia y encontraron que solo dos mostraron una diferencia clara, describen los resultados como una pista prometedora más que como una prueba final. El estudio sugiere que los cambios de temperatura localizados pueden ayudar a que los objetos virtuales se sientan más reales, pero no prueba que tener diferentes temperaturas en diferentes dedos sea mejor que tener la misma temperatura en ambos. El equipo utilizado todavía estaba conectado a cables y computadoras externas, lo cual es un recordatorio de que esta tecnología aún no es tan fluida como un simple par de guantes.

En última instancia, este estudio muestra que añadir el sentido de la temperatura a la realidad virtual puede cerrar una brecha pequeña pero importante entre lo digital y lo físico. Sugiere que cuando podemos sentir el frío de un cubo de hielo virtual o el calor de un fuego virtual, nuestros cerebros están más dispuestos a aceptar que estamos realmente allí. Si bien la tecnología necesita más refinamiento para ser perfecta, el experimento confirma que el sentido del tacto, específicamente a través de la temperatura, es una pieza clave del rompecabezas para crear mundos virtuales verdaderamente inmersivos.

Resumen Técnico: Los Efectos de un Sistema de Anillos Hápticos Térmicos de Múltiples Puntos en la Presencia en un Entorno de RV

Planteamiento del Problema
Si bien los sistemas contemporáneos de Realidad Virtual (RV) ofrecen estímulos visuales y auditivos convincentes, la interacción con objetos virtuales suele carecer de completitud física. La retroalimentación háptica es esencial para abordar esta limitación, sin embargo, la retroalimentación térmica —una propiedad clave para la discriminación de materiales y la identificación de objetos— sigue siendo poco explorada en cuanto a su contribución específica a la "presencia" (la experiencia subjetiva de estar en un entorno virtual). La investigación previa sobre háptica térmica se ha centrado principalmente en el rendimiento de los dispositivos, la detección de estímulos o la identificación de materiales, más que en el impacto experiencial de la retroalimentación térmica activada por el contacto. Además, los estudios existentes suelen combinar pistas ambientales con pistas específicas de objetos, lo que dificulta aislar los efectos del contacto térmico localizado. Existe la necesidad de determinar si la retroalimentación térmica localizada y activada por contacto, entregada a través de dispositivos portátiles, mejora dimensiones específicas de la presencia, como la presencia espacial y el realismo experimentado, sin alterar el sentido general de involucramiento.

Metodología
El estudio empleó un diseño experimental intrasujeto y contrabalanceado con 30 participantes (estudiantes y personal de la Universidad de West of Scotland). Los participantes interactuaron con un entorno de RV utilizando un visor Meta Quest 2 y un aparato de háptica térmica construido a medida.

Aparato: El sistema consistió en dos módulos de anillos controlados independientemente, worn en los dedos índice y anular de la mano derecha. Cada anillo integraba un módulo termoeléctrico (Peltier), una interfaz de elastómero termoplástico, un sensor de temperatura embebido y un sistema de disipación de calor (disipador de calor de aluminio y capa de grafeno). Los anillos estaban conectados a una unidad de control externa que regulaba la salida térmica basada en la retroalimentación del sensor.
Entorno Virtual: El entorno contenía tres cilindros grises visualmente idénticos. Se requirió que los participantes los sujetaran sin pistas visuales de temperatura.
Condiciones:
- Condición Activa: Sujetar un cilindro activaba comandos térmicos específicos. El cilindro izquierdo proporcionaba frío uniforme (comando de 5 °C a ambos anillos); el cilindero central proporcionaba retroalimentación espacialmente diferenciada (5 °C al dedo índice, ~~42 °C al dedo anular); el cilindro derecho proporcionaba calor uniforme (~~42 °C a ambos anillos).
- Condición Inactiva: Los participantes vestían el mismo aparato y realizaban la misma tarea, pero no se activaba ninguna salida térmica.
Procedimiento: El orden de las condiciones fue contrabalanceado. Durante las interacciones, los participantes mantuvieron el contacto durante al menos 5 segundos. La percepción térmica (intensidad y diferenciación) se consultó durante la condición activa.
Medidas:
- Presencia: Medida mediante el Cuestionario de Presencia Igroup (IPQ), analizando cuatro dimensiones: Presencia General (PRES), Presencia Espacial (SP), Involucramiento (INV) y Realismo Experimentado (REAL).
- Evaluación Retrospectiva: Las calificaciones post-experimento en una escala Likert de 7 puntos evaluaron la contribución de la retroalimentación térmica al realismo, la inmersión y la adecuación de las pistas.
- Percepción Térmica: Calificaciones de 7 puntos de intensidad de frío, intensidad de calor y la claridad de la diferenciación térmica entre los dedos.

Resultados Clave

Métricas de Presencia: La condición térmica activa mostró diferencias medias positivas en comparación con la condición inactiva para la Presencia Espacial ( $M_{diff} = 1.17$ , $p = .047$ , $d_z = 0.38$ ) y el Realismo Experimentado ( $M_{diff} = 1.00$ , $p = .048$ , $d_z = 0.38$ ). Por el contrario, la Presencia General y el Involucramiento mostraron diferencias insignificantes ( $M_{diff} = 0.17$ y $-0.23$, respectivamente).
Calificaciones Retrospectivas: Los participantes proporcionaron evaluaciones positivas para la contribución de la retroalimentación térmica al realismo ( $M=5.07$ ), la inmersión ( $M=5.03$ ) y la adecuación de las pistas ( $M=4.93$ ).
Percepción Térmica: En la condición activa, la calificación media de la intensidad de calentamiento ( $M=5.20$ ) superó a la de la intensidad de enfriamiento ( $M=3.97$ ). La diferenciación térmica fue percibida por el 66.7% de los participantes (calificación $\ge 4$ ), aunque con mayor variabilidad que el calentamiento.
Contexto Estadístico: Los autores señalan que se examinaron cuatro resultados del IPQ sin ajuste de multiplicidad, y que los dos valores $p$ significativos estaban cerca del umbral de .05. En consecuencia, estos hallazgos se interpretan como preliminares.

Significancia y Reivindicaciones
El artículo afirma que la retroalimentación térmica localizada, entregada a través de un sistema portátil de múltiples puntos, puede apoyar las cualidades espaciales y realistas del contacto con objetos virtuales. Los resultados sugieren que las pistas térmicas, cuando se alinean espacial y temporalmente con la interacción visual del objeto, pueden mejorar la plausibilidad de la interacción (Realismo Experimentado) y la sensación de estar ubicado dentro del entorno (Presencia Espacial), sin cambiar necesariamente el nivel general de compromiso (Involucramiento).

El estudio demuestra la viabilidad técnica de integrar módulos térmicos de control independiente para los dedos en un flujo de trabajo de RV. Sin embargo, los autores declaran explícitamente que los resultados no establecen una ventaja de la retroalimentación espacialmente diferenciada sobre la retroalimentación uniforme, ya que los resultados del IPQ representaron la condición activa agregada en lugar de una comparación directa de los tipos de mapeo. Los hallazgos se tratan como evidencia preliminar que justifica una investigación posterior dirigida por hipótesis, específicamente estudios que comparen directamente los mapeos uniformes y diferenciales e incluyan medidas conductuales junto con autoinformes.

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