在教育、醫(yī)療保健、零售、機(jī)器人和制造業(yè)等領(lǐng)域，虛擬交互的熱度正在迅速攀升。通過(guò)虛擬交互，人們能以低成本、高可達(dá)性和非接觸方式真實(shí)再現(xiàn)觸覺(jué)感知。要想實(shí)現(xiàn)高度沉浸式的觸覺(jué)交互體驗(yàn)，需要一個(gè)能與皮膚集成、無(wú)束縛且高分辨率的觸覺(jué)感知設(shè)備，用于收集并產(chǎn)生觸覺(jué)刺激。然而，現(xiàn)有的觸覺(jué)傳感器和執(zhí)行器在尺寸、柔性和分辨率等方面存在不足之處，限制了復(fù)雜觸覺(jué)交互和沉浸式用戶體驗(yàn)的再現(xiàn)。
據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，近日，韓國(guó)電子與電信研究所（ETRI）、韓國(guó)科學(xué)技術(shù)聯(lián)合大學(xué)院大學(xué)（UST）、韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院（KAIST）的研究人員共同開(kāi)發(fā)出一種新型超靈活的遠(yuǎn)程觸覺(jué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由超柔性雙峰（UFB）觸覺(jué)傳感器和柔性亞毫米級(jí)觸覺(jué)執(zhí)行器陣列組成，可與人體皮膚集成且無(wú)束縛，能夠采集并再現(xiàn)具有1.8 mm高空間分辨率的觸覺(jué)刺激模式，可用于人體皮膚遠(yuǎn)程通信。相關(guān)研究成果已發(fā)表于npj Flexible Electronics期刊。
用于遠(yuǎn)程觸覺(jué)系統(tǒng)的超柔性雙峰（UFB）觸覺(jué)傳感器和柔性亞毫米級(jí)觸覺(jué)執(zhí)行器陣列
超柔性雙峰觸覺(jué)傳感器由快速自適應(yīng)（FA）和慢速自適應(yīng)（SA）壓力傳感器陣列組成，可以同時(shí)監(jiān)測(cè)高空間分辨率的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)壓力，有利于獲取表面形狀、紋理等復(fù)雜觸覺(jué)信息。超柔韌和超薄雙峰傳感器的機(jī)械柔順性可實(shí)現(xiàn)對(duì)柔軟皮膚表面的順應(yīng)性，當(dāng)施加小面積壓力時(shí)皮膚會(huì)自然變形，該傳感器可沿著皮膚自然變形精確地收集觸覺(jué)信息。
用于觸覺(jué)采集的超柔性雙峰觸覺(jué)傳感器陣列
柔性亞毫米級(jí)觸覺(jué)執(zhí)行器陣列被集成在具有棋盤(pán)圖案的超柔性襯底上，從而最大限度地減少機(jī)械變形過(guò)程中的應(yīng)力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該觸覺(jué)執(zhí)行器陣列即使在3 mm的彎曲半徑下，也沒(méi)有出現(xiàn)裂紋或者破損等機(jī)械故障，此外，在高達(dá)592 kPa的外部負(fù)載或接觸力下，該觸覺(jué)執(zhí)行器性能依然穩(wěn)定。
用于觸覺(jué)渲染的柔性亞毫米級(jí)觸覺(jué)執(zhí)行器陣列
為了實(shí)現(xiàn)沉浸式遠(yuǎn)程信號(hào)通信，除了觸覺(jué)傳感器和執(zhí)行器之外，信號(hào)處理單元和無(wú)線連接的正確設(shè)計(jì)，對(duì)于復(fù)雜觸覺(jué)刺激的傳輸也至關(guān)重要。該項(xiàng)研究提出的遠(yuǎn)程觸覺(jué)系統(tǒng)中，觸覺(jué)傳感器和執(zhí)行器通過(guò)信號(hào)處理模塊無(wú)線耦合，能夠以低延遲、高信號(hào)保真度傳輸和共享觸覺(jué)信息，非常有利于虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）中的實(shí)時(shí)觸覺(jué)渲染。
用于遠(yuǎn)程觸覺(jué)通信的無(wú)線觸覺(jué)采集和渲染系統(tǒng)
各種類(lèi)型的時(shí)空觸覺(jué)，例如織物的形狀、紋理，以及更復(fù)雜的按壓、敲擊和蝴蝶振翼等振動(dòng)模式，均能通過(guò)該雙峰觸覺(jué)傳感器陣列獲取后，實(shí)時(shí)傳輸?shù)? m之外的觸覺(jué)執(zhí)行器陣列，實(shí)現(xiàn)低延遲（《1.55 ms）、高保真再現(xiàn)沉浸式的觸覺(jué)體驗(yàn)。
無(wú)線遠(yuǎn)程觸覺(jué)系統(tǒng)的演示
該高分辨率、超靈活的遠(yuǎn)程觸覺(jué)系統(tǒng)，使人們能夠在遠(yuǎn)距離內(nèi)獲得身臨其境的物理體驗(yàn)，豐富了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)（AR/VR）等虛擬環(huán)境中的真實(shí)感，有望為基于觸覺(jué)的人機(jī)交互開(kāi)辟一條新的道路。
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