近日，來自美國西北大學的工程師團隊取得了一項重大科技突破，他們研發(fā)出一款全新的可穿戴設備，能精準模擬人類復雜的觸覺感受。相關研究成果已發(fā)表在《科學》雜志上。
如今，多數(shù)觸覺技術僅能實現(xiàn)簡單的振動效果，然而人類的皮膚擁有眾多不同類型的傳感器，能夠感知壓力、拉伸、振動等豐富多樣的觸覺信號。這款新設備打破了這一局限，它不僅小巧輕便，還具備無線功能，可直接佩戴在皮膚上。通過向任意方向施加力，它能產生振動、壓力、拉伸、滑動、扭轉等多種不同的感覺，甚至還能將這些效果組合起來，調整速度，營造出更加真實、細膩的觸覺體驗。
該設備由一塊小型可充電電池供電，通過藍牙與虛擬現(xiàn)實（VR）頭盔、智能手機等設備連接。由于設計高效且便攜，它可以佩戴在身體的任何部位，還能與其他執(zhí)行器組合使用，或者集成到現(xiàn)有的可穿戴電子產品中。
研究團隊的負責人約翰·A·羅杰斯表示，以往的觸覺執(zhí)行器大多只能簡單地戳碰皮膚，但人類皮膚能感知更復雜的觸覺。此次研發(fā)的微小執(zhí)行器，可向任意方向推動皮膚，還能按照程序精準控制復雜的觸覺感受。
這款設備應用前景十分廣闊。在虛擬現(xiàn)實領域，它能大幅提升沉浸感；對于視障人士，可幫助他們更好地感知周圍環(huán)境；在網(wǎng)絡購物時，能讓用戶在平板屏幕上模擬感受商品的材質；遠程醫(yī)療中，也能提供觸覺反饋；甚至，聽障人士還能用它“感受”音樂。
為了模擬復雜的觸覺，西北大學團隊研發(fā)出首個具備完全運動自由度（FOM）的執(zhí)行器。它不再局限于單一或有限的運動方式，能全方位地在皮膚上移動和施力，充分調動皮膚中的各類機械感受器。
在設備的另一側，團隊添加了加速度計。它能測量設備在空間中的方向，讓系統(tǒng)根據(jù)用戶的實際情況提供觸覺反饋。比如，當設備佩戴在手上時，加速度計可以檢測手掌是朝上還是朝下，還能追蹤設備的運動速度、加速度和旋轉情況。
羅杰斯還提到，這種運動追蹤功能在瀏覽空間或觸摸平板屏幕上的不同材質時特別實用。而且，通過改變觸覺反饋的頻率、強度和節(jié)奏，團隊成功將音樂轉化為身體能感受到的觸覺，讓用戶可以通過觸感分辨不同樂器。
這項研究成果意義重大，有望進一步縮小數(shù)字世界與現(xiàn)實世界的差距，讓數(shù)字交互變得更加自然、有趣。相信在不久的將來，這款設備將走進人們的生活，帶來全新的體驗。
參考資料：DOI: 10.1126/science.adt2481
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