虛擬世界中的無線設備

該設備便攜、緊湊,足以讓用戶自由操作。 香港城市大學 (CityU) 領導的一組研究人員最近開發了一種先進的無線腕戴式觸摸屏界面系統(稱為 WeTac),具有軟和超軟功能。 細化並收集個性化觸感數據,提供身臨其境的體驗。 元宇宙中的觸覺體驗。

用戶使用 WeTac(一種無線電子皮膚嵌入式觸摸系統)在虛擬現實中觸摸虛擬網球。

城大生物醫學工程學系副教授兼研究負責人於新閣博士說:“該系統在遊戲、體育和職業培訓、社交活動和遠程機器人控制方面具有潛在的應用前景。 在虛擬現實 (VR) 中,觸覺反饋以及視覺和音頻反饋具有巨大潛力。 因此,我們將繼續致力於使觸摸界面更薄、更柔軟、更緊湊和無線,以便手感舒適,就像第二層皮膚一樣。”

與李文軍教授、機械工程教授(MNE)- 王立岱博士、生物醫學工程副教授(BME)及其他幾位合作者; Yu 博士的團隊正在開發 WeTac,這是一種超級靈活的無線皮膚集成 VR 系統。 研究結果發表在《自然機器智能》雜誌上。

輕巧的無線手貼,可以代替笨重的手套佩戴

目前的觸覺手套主要依靠笨重的泵和風管,由一系列電線和電纜供電和控制,這嚴重阻礙了 VR 和增強現實 (AR) 用戶的沉浸式體驗。 新開發的 WeTac 以柔軟、超薄、與皮膚一體的無線電磁系統克服了這些缺點。

該系統由兩部分組成:一個微型軟件控制器,它作為控制面板附著在前臂上,以及一個基於水凝膠的電極臂貼片作為觸覺界面。 整個控制單元僅重 19.2 克,並且非常緊湊(5 厘米 x 5 厘米 x 2.1 毫米),可以安裝在手臂上。 該系統使用低功耗藍牙 (BLE) 無線通信和小型可充電鋰離子電池。 手部貼片厚度僅為 1 毫米,厚度僅為 220 µm,電極陣列位於手掌中。 該系統具有很大的靈活性,可確保對所有姿勢和手勢做出有效響應。

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皮膚集成無線電動觸摸系統,由兩部分組成:附著在前臂上的軟控制單元(左)和手貼片(右)。

高像素密度帶來個性化體驗

於博士說:“電刺激是向用戶傳遞有效虛擬觸感的好方法。”然而,由於每個人的敏感度不同,相同強度的反饋在不同用戶手中可能會有不同的感受。 因此,我們需要相應地自定義響應設置,為所有用戶提供一個通用工具,以消除當前觸覺技術的另一個主要瓶頸。

WeTac 的超平滑功能允許為個人用戶輕鬆映射閾值電流,以確定手的每個部位的優化設置。 根據自定義閾值數據,電催化反饋會根據需要在正確的強度範圍內發送到手的任何部位,以避免引起疼痛或感覺太弱。 這樣,虛擬觸覺信息——包括空間和時間序列——就可以在整隻手上得到忠實再現。

WeTac 腕戴式貼片提供可編程的時空反饋模式,手掌而非指尖有 32 個電刺激像素。 電極之間的平均中心距約為 13 毫米,可充分覆蓋整個手部。 該設備具有多項內置安全措施,可保護用戶免受電擊,並且設備溫度保持在相對較低的水平,介於 27 至 35.5°C 之間,以避免在連續操作過程中引起不舒服的熱量。

許多潛在的應用

WeTac 成功融入所有 VR 和 AR 場景,並通過 BLE 通信與機械臂同步。 憑藉其微型尺寸、便攜式和無線外形以及以靈敏度為中心的反饋策略,WeTac 使手持觸覺反饋變得更加容易和用戶友好。 用戶可以在各種情況下感受到虛擬物體——例如在進行運動時拿著網球,在所有社交活動、虛擬遊戲中觸摸仙人掌或感覺鼠標在他們的手上跑過……

Yu 博士評論說:“我們相信這是一個提供虛擬觸摸的強大工具,是元數據、人機界面 (HMI) 和許多其他領域發展的靈感來源。

Chen Yaozu

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