Un stylus espacial de código abierto democratiza la interacción de precisión en CAD y realidad proyectada

La experimentación con interfaces de usuario avanzadas, especialmente aquellas que implican la proyección y la interacción espacial, ha estado históricamente limitada por el elevado coste de los sistemas de seguimiento profesionales. Soluciones de captura de movimiento como OptiTrack, si bien son precisas, implican una inversión de entre 5.000 y 15.000 dólares, lo que las sitúa fuera del alcance de numerosos investigadores, creadores y laboratorios universitarios.

En este contexto, la Universidad de Aalto, a través del proyecto de código abierto desarrollado por Krisjanis Rijnieks, ha presentado el Lighthouse Stylus. Este dispositivo está diseñado específicamente para la investigación en CAD/CAM basado en proyección y en interacción persona-ordenador (HCI). El stylus logra una precisión posicional superior a 1 milímetro y puede construirse por una fracción del coste de los sistemas comerciales.

El secreto de su accesibilidad reside en el aprovechamiento de la tecnología de seguimiento Lighthouse de Valve, integrada a través del ecosistema Tundra Tracker, en lugar de requerir costosas cámaras de captura de movimiento especializadas. Aunque el encapsulado, la electrónica y el software del stylus son completamente de código abierto, el seguimiento depende actualmente de las estaciones base propietarias Lighthouse de Valve y un módulo Tundra Tracker. No obstante, Rijnieks señala que están surgiendo alternativas de seguimiento de código abierto compatibles que podrían reemplazar estos sistemas comerciales en el futuro.

El diseño del stylus permite una fabricación sencilla y accesible. El cuerpo se compone de cuatro piezas impresas en 3D con filamento PLA y TPU, materiales comunes en impresoras de consumo. Internamente, alberga dos placas de circuito impreso personalizadas (una para los botones y otra de entrada/salida) interconectadas mediante cables flexibles. La mayor parte del hardware puede producirse en un Fab Lab estándar equipado con una impresora FDM, una fresadora de PCB y un banco de electrónica básico.

Desde el punto de vista del software, el sistema es compatible tanto con SteamVR en Windows como con la implementación de código abierto libsurvive en Linux. Un middleware en Python se encarga de la calibración y la comunicación con el tracker, transmitiendo los datos de posición y orientación a aplicaciones basadas en navegador a través de WebSockets, utilizando un protocolo JSON personalizado. Una biblioteca JavaScript incluida simplifica la integración del stylus en aplicaciones a medida.

Rijnieks concibe el Lighthouse Stylus para interfaces CAD donde los diseños digitales se proyectan directamente sobre el material físico antes del mecanizado. Esta interacción directa evita la necesidad de alternar constantemente la vista entre un monitor y la pieza de trabajo, lo que podría agilizar tareas como el diseño, el registro, el anidamiento, la medición y el posicionamiento. La capacidad del stylus para rastrear la orientación, más allá de la posición (los tradicionales 3-DoF), permite a los usuarios ajustar parámetros, especificar ángulos o alinear modelos 3D con precisión submilimétrica. Esta funcionalidad, combinada con una baja latencia, permite al sistema seguir contornos de superficie y características del material con una respuesta en tiempo real.

Las pruebas iniciales han demostrado que el prototipo mide distancias con precisión en una cuadrícula centimétrica y produce bocetos a mano alzada con una latencia percibida mínima. Se planea una evaluación más rigurosa utilizando una máquina CNC con una precisión de posicionamiento de ±0,04 mm, además de estudios de usuario para medir la precisión de seguimiento, la exactitud de los trazos, la latencia y la usabilidad general. Al publicar los diseños mecánicos, la electrónica, el software y la documentación, este proyecto reduce significativamente el coste de la experimentación con interfaces de usuario espaciales, proporcionando a investigadores, educadores y creadores una plataforma que no solo es asequible, sino también modificable para adaptarse a sus necesidades específicas.