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超薄触觉设备提供“虚拟世界生动的触感”

专业工程

于新阁博士(中)和他的研究团队,包括吴孟阁(左)和周景坤(右),开发了WeTac触觉系统(来源:香港城市大学)
于新阁博士(中)和他的研究团队,包括吴孟阁(左)和周景坤(右),开发了WeTac触觉系统(来源:香港城市大学)

发明者称,一种新型超薄触觉设备通过收集个性化的“感觉数据”,可以在虚拟世界中提供“生动的触摸体验”。

与其他一些设备不同,WeTac系统是无线的,具有柔软、轻薄的特点。开发人员称,其他一些设备“通常仍然体积庞大,缠满了电线”。

由香港城市大学开发的手装式WeTac可应用于游戏、运动和技能训练,以及远程机器人控制等领域。

研究负责人、生物医学工程副教授于新格博士说:“在虚拟现实(VR)中,触觉反馈以及视觉和听觉信息具有巨大的潜力,所以我们一直在努力使触觉界面更薄、更软、更紧凑和无线,这样它就可以像第二层皮肤一样自由地使用在手上。”

现有的触觉手套大多依赖于笨重的泵和风管,通过电线和电缆供电和控制,这可能会阻碍VR和增强现实(AR)的沉浸式体验。

相反,WeTac系统有两个部分——一个微型软驱动单元,连接在前臂上作为控制面板,以及一个基于水凝胶的电极手贴片作为触觉接口。驱动单元重19.2g,采用蓝牙低能耗(BLE)无线通信和小型可充电锂离子电池。柔性手部贴片只有220微米到1mm厚,手掌上有电极。

研究人员表示,该设备可以通过各种姿势和手势提供有效的反馈。

余博士说:“电触感刺激是为使用者提供有效的虚拟触感的好方法。”“然而,由于每个人的敏感度不同,相同的反馈强度在不同的用户手中可能会有不同的感受。所以我们需要相应地定制反馈参数,为所有用户提供通用工具。”

WeTac的柔软性允许为个别用户映射阈值电流,以确定手部每个部分的最佳参数。基于个性化的阈值数据,电触觉反馈可以传递到手的任何部位,在一个强度范围内,避免引起疼痛或太弱而感觉不到。

研究小组说:“通过这种方式,虚拟触觉信息,包括空间和时间序列,可以在整只手上忠实地再现。”

据报道,WeTac已集成到VR和AR场景中,并通过BLE通信与机械手同步。用户可以在不同的场景中感受虚拟物体,比如在运动训练中抓网球,触摸仙人掌,或者感觉鼠标在手上滑过。

余博士说:“我们相信,这是一个提供虚拟触摸的强大工具,对元宇宙、人机界面(HMI)和其他领域的发展具有启发意义。”

研究结果发表在自然机器智能


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