新的手套状设备模仿触觉

新南威尔士大学的工程师发明了一种软可穿戴设备，该设备模拟触觉，在医疗、工业和娱乐应用方面具有广泛的潜力。

如果你可以在视频通话中触摸心爱的人-特别是在当今新冠肺炎这个社交疏远的时代-或者拿起和操作视频游戏中的虚拟工具，会怎么样？

等待用户测试和资金将这项新技术商业化，这些想法可能会在新南威尔士大学悉尼分校的工程师们开发出一种重建触觉的新触觉设备后几年内成为现实。

触觉技术通过刺激皮肤的局部区域来模仿触摸的体验，刺激的方式与真实世界的感觉相似，通过力、振动或运动。

科学家讲师兼新南威尔士大学医疗机器人实验室主任Thanh Nho Do博士是一项以这种新设备为特色的研究的资深作者。

他的研究团队由主要作者兼博士生Mai Thanh Thah，Phuoc Thien Phan，Trung Thien Hoang和合作者，美国生物医学工程研究生院院长、科学家Nigel Lovell教授组成。

杜博士说，触觉是许多人做日常工作的理所当然的东西。

他说：“当我们用手做事情，比如拿着手机或在键盘上打字时，如果没有触觉，所有这些动作都是不可能的。”

“人类的手具有高密度的触觉感受器，通过触觉刺激来编码信息既有趣又富有挑战性，因为我们每天都用手来感知大多数物体。

“在许多情况下，触觉是有用的，但却是不可能的：例如，在远程医疗会诊中，医生无法对患者进行身体检查。所以，我们的目标是解决这个问题。“。

新南威尔士大学关于这种新型触觉设备的研究发表在最近出版的美国电气电子工程师学会(IEEE)访问杂志上。

杜博士说，研究人员对他们的新触觉技术非常兴奋，他们已经申请了专利。

他说：“我们的三向定向皮肤拉伸装置(SSD)内置在我们还创造的可穿戴触觉手套的指尖上，就像穿着第二层皮肤-它柔软，可伸展，模仿触觉-将使新的触觉交流形式能够增强日常活动，”他说。

我们的新技术的另一个特别之处在于，它是可扩展的，可以集成到纺织品中，用于各种潜在的应用，如远程保健、医疗设备、外科机器人和培训、增强和虚拟现实、远程操作和工业设置。

“该设备旨在解决新兴系统中的一个普遍问题--比如辅助设备、远程手术、自动驾驶汽车和人类动作引导--在这些系统中，视觉或听觉反馈可能很慢、不直观，并增加认知负荷。”

这项研究的主要作者Mai Thanh Thah Thai说，现有的技术很难在虚拟环境中或远程位置重建与物体的触觉。

“视觉或听觉线索很容易复制，但触觉线索较难复制。在虚拟环境中，我们可以看到物体，但我们无法感觉到它们，就像我们直接触摸它们一样。“。

“几乎不可能让用户使用触觉界面，比如市面上的智能眼镜，在电脑或智能手机上感受到正在发生的事情。

“振动是当今最常见的触觉技术，很多电子设备都内置了振动，比如笔记本电脑触控板背面的Taptic引擎，它可以模拟点击按钮。

“但当连续使用或使用者在运动时，振动的触觉反馈会变得不那么敏感，导致脱敏和设备功能受损。”

杜博士说，研究人员的新技术克服了现有触觉设备的问题，引入了一种新的方法，通过柔软、微型的人造“肌肉”重建有效的触觉。

我们的柔软、可穿戴的触觉手套使人们能够以更逼真和身临其境的方式感受虚拟或远程物体。内置的柔软人造肌肉通过柔软的触摸器对使用者的指尖产生足够的法向力和剪切力，使它们能够有效地再现触觉。“他说。

“事情是这样的：想象你在澳大利亚，而你的朋友在美国。您可以戴上指尖集成三向固态硬盘的触觉手套，您的朋友也可以戴上集成3D力传感器的手套。

“如果你的朋友拿起一个物体，它会物理地按在你朋友的手指上，他们的带有3D力传感器的手套将测量这些相互作用。”

如果这些3D力信号被发送到你的触觉手套上，那么集成的三向定向SSD将在你的指尖产生这些精确的3D力，让你体验到和你的朋友一样的触感。

杜博士说，通过新的可穿戴触觉设备有效地再现触觉的能力将有广泛的好处；例如，在今天的新冠肺炎大流行期间，人们依靠视频通话与亲人保持联系。

他说：“与现有的触觉设备不同，我们的技术柔软、轻巧、轻薄，因此，我们希望用户能够将其整合到他们的穿着中，在康复、教育、培训和娱乐等环境中提供逼真的触觉体验。”

我们的技术可以让用户感觉到虚拟世界中或远处的物体；例如，科学家可以在不离开实验室的情况下感觉到来自另一个星球的虚拟岩石，或者外科医生可以用手术工具感觉到患者的器官组织，而不直接接触它们。

杜博士估计，如果该设备商业化的计划得以实现，这项新技术将在未来18个月至3年内投入使用。

他说：“下一步是进行用户评估，以验证我们的设备有多有效，因为我们目前研究的主要范围是新技术的设计、制造和表征。”

此外，我们计划将该设备应用于各种触觉应用，如触觉运动指导、老年人和视力低下者的导航辅助、触觉文本语言以及3D力反馈显示，用于外科机器人、假肢以及虚拟和增强现实。“