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黑科技!无需面对面,在虚拟世界感受触觉

北极蚊子 2019-11-28 14:04

VR虚拟现实在现实生活中的应用已屡见不鲜,数字博物馆、大型3D交互式游戏、影视制作等等,但跟触觉有关的,看起来还是科幻的,就像在电影《头号玩家》中,男女主角在虚拟现实中约会的场景。

而最近,关于触觉方面的技术也已成为了现实。研究者用一组皮肤贴片系统,不仅能让你看到远方亲人,也能让你抚摸到远方的亲人。

无线供电操控,毫米级触觉反馈

皮肤是人体最大的器官,其表面布满了诸多传感器,研究团队就以它为突破口进行功能搭建。为了让皮肤感受到触觉,团队开发了数百个功能组件,最核心的部分是执行器

每个执行器,仅重1.4克,直径12-18毫米 (指甲大小) ,厚度2.5毫米。由两个部分组成,一是密封在丙烯酸基料里面的铜线圈,二是安装在聚合物上的永磁体。

当有电流通过线圈时,磁体就以和电流相同的频率振动起来,对皮肤上面不同的点施加压力,让不同的位置产生毫米级的触觉反馈,于是皮肤便有了触感。

在他们的研究成果中,单块皮肤中排列32枚执行器,而且可以分开控制,来产生更加精细化的触觉反馈。这些组件,都收纳在了厚度为3毫米、由硅胶覆盖的合成橡胶薄层中。

不仅透气,而且也能重复使用,就算弯曲甚至扭曲也不会影响功能实现。更为重要的是,这个组件中还有芯片级的集成电路和天线,使它可以无线操控和供电

而且,驱动执行器的能量也不算高,只需1.75毫瓦的功率,就能引起明显的振动感觉。而一般以直流电驱动的执行器,需要大约100毫瓦的功率,才能产生相同水平的振动。

多领域实验,应用不局限

如此设备,应用范围也不仅仅限于VR领域。研究团队也对这个系统进行了测试,进一步展现这个技术在实际应用中的可能性。

第一个实验中,是一个女孩和祖母进行视频通话的场景,她只需要触摸屏幕,祖母就能够通过手臂上的设备感知到了孙女的抚摸。

第二个实验中,是一位下臂截肢的男人,上臂上贴上片,用一个有机械手的假肢抓住物体的时候,感受到了自己的确是在用手抓住物体。

第三个实验中,一个人在玩格斗游戏的时候,身上贴上片,当自己在游戏中的角色被攻击的时候,自己相应的部位也能够感同身受。

研究尚在完善,设备仍需升级

◼ 与真实皮肤的触觉有差距。人类的皮肤可以探测到亚毫米级的触摸感,但设备中的执行器直径12-18毫米,厚2.5毫米,相比之下还有不小差距。

◼ 电流驱动、散热问题。每个执行器由一组大约为5毫安的电流驱动,比消费级电子产品高,而且没有办法更好散热,也会影响性能和用户体验。

在厚度方面,他们提出了一种小型化设备的方法,经过仿真测试后,他们认为可以将执行器的直径和厚度减少十倍和三十倍。在驱动方面,优化后的执行器只需1.75毫瓦的电力,但整体上电力消耗也很大,想要持续无线地操控这个平台,应用到实际中还有不少困难需要克服。

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