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。

電子和電信研究所 (ETRI) 開(kāi)發(fā)了一種遠(yuǎn)程觸覺(jué)設(shè)備，它可以像貼紙一樣貼在指尖上，實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程傳輸觸覺(jué)。它有望通過(guò)超小型化以世界一流的性能和可用性為虛擬世界和真實(shí)的觸覺(jué)體驗(yàn)增添沉浸感。

這項(xiàng)技術(shù)發(fā)表在npj Flexible Electronics上。

該技術(shù)使用觸感和質(zhì)感的獨(dú)特振動(dòng)模式。通過(guò)觸覺(jué)收集傳感器和觸覺(jué)再現(xiàn)執(zhí)行器，人們可以在不接觸現(xiàn)實(shí)物體的情況下虛擬地感受到紋理。

繼去年 4 月公開(kāi)觸覺(jué)技術(shù)后，ETRI 成功將該技術(shù)推進(jìn)到可以像貼紙一樣貼在手指上的形式。

解決了現(xiàn)有觸覺(jué)再現(xiàn)設(shè)備體積大、性能低的問(wèn)題。對(duì)于高度身臨其境的用戶體驗(yàn)，精確的觸覺(jué)和紋理再現(xiàn)、足夠薄以貼合皮膚是必不可少的。

研究團(tuán)隊(duì)使用自主研發(fā)的壓電元件和超薄柔性基板，將小于1mm的微型傳感器和執(zhí)行器精確集成在基板上?；谋∏铱蓮澢?，厚度為人發(fā)的1/20 (約4μm)，適合貼合皮膚。

高分辨率復(fù)合傳感器以 1.8 毫米的間隔精細(xì)構(gòu)造，可以在 1 ~ 1,000 赫茲 (Hz) 的寬頻率范圍內(nèi)感受觸覺(jué)模式。它通過(guò)同時(shí)測(cè)量緩慢變化的壓力(靜態(tài)壓力)和快速變化的壓力(動(dòng)態(tài)壓力)展示了世界一流的性能。

特別是，這項(xiàng)成果可以測(cè)量和再現(xiàn)棉、滌綸和氨綸等材料，以及字母表面凸起的形狀和塑料棒在指尖滾動(dòng)的動(dòng)感。這是因?yàn)楦叻直媛蕚鞲衅骺梢宰R(shí)別每個(gè)位置的細(xì)微差別觸覺(jué)模式。

ETRI 開(kāi)發(fā)的皮膚附著遠(yuǎn)程觸覺(jué)技術(shù)可以使用藍(lán)牙通信在最遠(yuǎn) 15 米的距離內(nèi)實(shí)時(shí)再現(xiàn)觸覺(jué)。特別是，傳輸觸覺(jué)/紋理數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)的延遲時(shí)間僅為 1.55 毫秒 (ms)，并且采集和再現(xiàn)的信號(hào)匹配度約為 97%。這消除了信號(hào)傳輸中的任何尷尬。

研究團(tuán)隊(duì)表示，這項(xiàng)技術(shù)是將超薄高柔性基板、靜態(tài)/動(dòng)態(tài)高分辨率復(fù)合壓力傳感器集成在一起的結(jié)果;大功率、超小型壓電致動(dòng)器，壓電傳感器/致動(dòng)器的信號(hào)處理與驅(qū)動(dòng)，復(fù)合觸覺(jué)/紋理數(shù)據(jù)控制，無(wú)線通信聯(lián)動(dòng)技術(shù)。

ETRI 智能傳感器研究部首席研究員 Hye Jin Kim 說(shuō)：“通過(guò)可以貼在皮膚上的輕便靈活的皮膚觸覺(jué)再現(xiàn)設(shè)備，我們?cè)跒殚_(kāi)發(fā)高度沉浸式虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)內(nèi)容?！?/p>

研究團(tuán)隊(duì)表示，在未來(lái)，他們計(jì)劃創(chuàng)新地提升壓電元件的性能和外形尺寸，通過(guò)結(jié)合振動(dòng)和各種觸覺(jué)刺激，創(chuàng)造出符合現(xiàn)實(shí)的復(fù)雜觸覺(jué)和質(zhì)感水平。

此外，他們計(jì)劃通過(guò)進(jìn)一步升級(jí)壓電元件和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)來(lái)提高輸出性能并增加熱感和冷感，從而實(shí)現(xiàn)更逼真的復(fù)雜傳感器和執(zhí)行器。

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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