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“表皮VR”系统贴合皮肤表面还原人类触觉


2019-11-22


  近日,美国西北大学和香港城市大学的科学家团队研发了一种无线、轻便的表皮VR系统,可贴合皮肤表面,完美还原人类触觉,其作用机理是通过机械振动的方式,实现电子可编程通信及身体的感觉输入,作为虚拟现实VR和增强现实AR设备。


表皮VR系统


  研究人员在该贴片中嵌入了一组无线供电,无线控制的盘状电子执行器。目前,一个15 x 15厘米(5.9英寸)的原型机包含32个这样的设备。研究人员希望随着执行器的尺寸变小,有可能将更多的设备包装到给定的区域中。

  他们的想法是,当表皮VR贴片被激活时(诸如VR游戏),某些执行器会在穿戴者的皮肤上振动,从而刺激该人在特定区域的触觉。每个执行器都设计为以每秒200个循环的速度产生最大的共振,这是人体皮肤表现出最大灵敏度的频率。

  使用智能手机或平板电脑上的触摸屏界面,一个人也可以实时远程控制另一个人的贴片。例如,如果“发件人”用手指在其屏幕上跟踪X,则“收件人”会感觉到X被跟踪到了贴片下方的皮肤上。一旦进一步开发,希望该功能可以允许视频聊天参与者通过他们的设备进行虚拟触摸。此外,该系统已用于允许下臂截肢者测量其仿生手的握力。


表皮VR贴片


  研究人员首先在美国陆军老兵加勒特·安德森(Garrett Anderson)假肢的指尖上安装压力传感器,然后在他残留的手臂残端上放置了一个表皮VR贴片。当他随后用手抓住物体时,传感器会相应地激活贴片中的执行器-手指施加的压力越大,执行器振动就越大。这使他感觉到手在手臂内的牢固程度。

  西北航空教授John A. Rogers表示:“我们利用在伸缩式电子和无线电力传输方面的知识,将先进的架构整合在一起,构成了包括微型执行器在内的大量组件,这些组件被设计为与皮肤相关的可穿戴设备。”该研究与黄永刚教授一起进行。“我们认为这是一个很好的起点,可以自然地扩展到全身系统以及成百上千的离散可编程致动器。”

  AR/VR的未来发展在于开发一种完整的沉浸式体验,不仅包括交互式图像和声音,还有触觉。这种多感官技术的影响是深远的、跨领域的如从社交媒体、通讯到游戏、娱乐再到临床医学中的康复和身体恢复等。机械感受器分布在真皮层中,是人类与现实世界沟通的基础。



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