新型VR技术用柔性触觉贴片可远程传递触觉感受

借助该技术,除了母亲与孩子的视频触觉聊天外,截肢者也可利用假肢抓住啤酒。假肢的手指上装有传感器,能将信息传递给截肢者上手臂的触觉贴片,让他获得机械手臂握住啤酒杯的触觉。

  在一项发表于《自然》的最新研究中,美国西北大学和中国香港城市大学的科学家发明了一种能远程传递触觉感受的虚拟现实(VR)技术。这项技术用到了一种新型轻巧、无需充电的柔性触觉贴片,它能让异地亲人直接感受对方的触摸,还能让假肢携带者感受对物体的触碰。而这种触觉贴片,也将触觉整合到虚拟现实和增强现实(AR)中,能让游戏玩家切身感受游戏角色参与的战斗。

新型VR技术用柔性触觉贴片可远程传递触觉感受

资料图

  一位母亲坐在电脑前与她的小孩进行视频聊天。当她轻轻地触摸视频屏幕上的孩子时,贴在孩子背部的一张无线触觉贴片,开始随着他母亲手指的抚摸发出相匹配的振动,让孩子“感受”到母亲真实的触碰。

  科学家、科技公司和DIY玩家都测试过可穿戴的触觉设备,通常是携带振动马达的背心和手套。但这些触觉设备通常需要重型电池来供电,还连接了大量的电线。由于这些设备的重量,它们只能松散地接在身体表面,而不是与皮肤紧密连接。

  为了解决这个问题,美国西北大学的物理化学家和材料学家约翰·罗杰斯与合作者研发了一种只有几毫米厚的、消耗电量很少的圆盘形振动制动器。每个制动器能以最快每秒200个循环的速度产生共振,这样能向穿戴者皮肤最大程度地传递触觉感受。这些制动器能产生一系列的物理振动,但需要的能量特别少。新设备中的单个制动器需要的电量不足两毫瓦,相比于之前的触觉设备,对能量的需求降低了不止一个数量级。在此基础上,研究人员能创造多种新型移动设备,只需要一个电池就能有效供电,也可以无线供电。

  研究团队将由32个制动器构成的电子设备层,嵌入上下两层具有防护作用的硅树脂薄层之间。最终,他们得到的产品是一种轻型的、类似丝质材料制成的柔性贴片。就像潜水衣一样,可以弯曲和扭曲,当穿戴者在移动时,能与穿戴者的皮肤一直保持接触。

  目前,研究人员已根据不同的身体部位,测试了多种由原型改造的不同形状和大小的触觉贴片,例如为手背设计了圆形的贴片,为上背部设计了X形的贴片。

  除了母亲与孩子的视频触觉聊天,在另一项展示中,一个下臂截肢者利用假肢抓住了一杯啤酒。假肢的手指上都装有传感器,能将信息传递给截肢者上手臂的触觉贴片,让他获得机械手臂握住啤酒杯的触觉。

  另一位受试者体验的是战斗类游戏,每当他的游戏人物受到攻击时,他穿戴的多种触觉贴片就会将触觉信息传递到他真实身体的相应部位。

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