Rogers团队长期从事皮肤可穿戴设备的研究,美国

2020-01-05 16:32栏目:生命科学
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科技日报北京 11 月 21 日电 据英国《自然》杂志 21 日发表的一项工程学研究,美国科学家团队报告了一种可通信、可覆盖皮肤表面的无线触敏界面。这个装置通过机械振动的方式进行信息通信,可作为虚拟现实合成皮肤,应用于社交媒体、假肢控制和电子游戏。

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虚拟现实技术又称灵境技术,其囊括计算机、电子信息、仿真技术等,最基本的实现方式,就是计算机模拟虚拟环境从而给人以环境沉浸感。而 “VR 皮肤”,顾名思义就是可以让用户通过一块 “皮肤”,真实感受到虚拟现实中的虚拟物体的技术。

中国航空报讯:11月21日,《自然》杂志发表的一项研究报道了一种在皮肤表面的无线触觉反馈界面。这个装置通过机械振动的方式进行通讯,可作为虚拟现实合成皮肤,可让你与远方的亲友牵手,还能在互联网游戏中感受到队友的拍肩鼓励,当然,这个装置也可用于医学。

此前许多实现所谓可通信 “VR 皮肤” 的方法,都需要借助紧贴在佩戴者身体上的多组有线电极。这些电极通过产生振动来刺激感官体验。但事实证明,要找到能产生目标反应的合适电压和电流,又不给皮肤造成疼痛或电刺激损伤,绝非易事。

作者之一、美国西北大学材料科学和生物医学工程教授John A. Rogers表示,这个研究第一次在人体皮肤上大面积实现了灵活且复杂的虚拟触摸,超越了音频和视频通讯,是VR/AR质的飞跃。

为了制造一种更舒适的柔性界面,美国西北大学研究人员约翰 · 罗杰斯及其同事,设计了一种装置,包含无线免电池电子系统和可穿戴触敏界面的系统,并描述了所需的材料、器件结构、供电策略和通信方案。这款 “VR 皮肤” 可以通过嵌在柔性材料中的振动致动器阵列,实现电子可编程通信以及身体的感觉输入。

此前已经实现的可通信VR皮肤,需要借助紧贴在佩戴者身体上的有线电极,这些电极通过产生振动来刺激感官体验。但事实证明,要找到既能产生让用户反应的合适电压和电流,又不给皮肤造成疼痛或电刺激损伤,绝非易事。

研究团队用一系列应用,演示了这款 “VR 皮肤” 的功能。比如,这个系统可以通过社交媒体向心爱的人传递触觉感受,复制手部假肢抓握的物体形状,还能让电子游戏玩家在佩戴时感受到战斗类游戏中的攻击。

而这款新的皮肤VR系统采用了不同的技术路径,它通过嵌入薄而柔软的微型驱动器来传递触感。Rogers团队长期从事皮肤可穿戴设备的研究,他们将可穿戴设备、微型驱动器等大量组件组合在一起,希望用户能从皮肤得到反馈,而不是此前研究关注的从皮肤中获取信息。

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美国西北大学这款装置原型为15厘米x15厘米,无需电池和电线,其中有32个毫米级微型驱动器,每个驱动器1.4克,直径为12到18毫米,厚度为2.5毫米。

VR 中的触觉体验还是障碍吗?通过佩戴 “VR 皮肤”,可以在虚拟环境中伸手感觉到丝缎的光滑和沙砾的粗糙、一只小狗的温暖和一条蛇的冰凉,并将这种感触传递给他人。更妙的是,其无线免电池设计极大增强了用户的沉浸式体验。而在现实世界中,这一原型还可能在神经科学领域展开,用于康复研究,一些失去触觉的病人,很有可能通过它找回触碰东西的感觉。

驱动器嵌入到柔软的硅树脂中,每个驱动器可以独立产生每秒最多200次振动的触感。薄而柔软的有机硅聚合物柔性界面,无需胶带即可粘附到皮肤上。

其通信方式采用近场通信,这也是我们平时常用的一种电子支付技术。如此成就了一个薄而轻的装置,且可无限期佩戴使用。

Rogers说,他们已经可以实现通过用户图形界面,可即时调整每个驱动器的频率和幅度。

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