虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）是兩種技術(shù)，分別允許用戶沉浸于數(shù)字世界或通過計(jì)算機(jī)生成的濾鏡或圖像增強(qiáng)周圍環(huán)境。這兩種技術(shù)目前已在全球范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用，無論是以更具吸引力的方式體驗(yàn)視頻游戲和媒體內(nèi)容，還是改進(jìn)特定培訓(xùn)并輔助專業(yè)人士的日常工作。

迄今為止，VR和AR主要關(guān)注用戶的視覺和聽覺體驗(yàn)，主要從視覺和聽覺角度提升數(shù)字體驗(yàn)的質(zhì)量。然而，觸覺在很大程度上卻被忽視了。

圖片來源： 期刊《Nature Electronics》

據(jù)外媒報(bào)道，成均館大學(xué)（Sungkyunkwan University）、洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（école Polytechnique Fédérale de Lausanne）和伊斯坦布爾理工大學(xué)（Istanbul Technical University）的研究人員近期開發(fā)出一種新型可穿戴設(shè)備，使用戶能夠逼真地“感受”到與虛擬世界體驗(yàn)相一致的觸覺。該設(shè)備發(fā)表于期刊《Nature Electronics》，是一款受折紙藝術(shù)啟發(fā)而設(shè)計(jì)的戒指，能夠測量用戶皮膚上的力，并通過反作用力反饋到手指，從而產(chǎn)生特定的觸覺感受。

“可穿戴人機(jī)界面能夠提供沉浸式、多感官的交互體驗(yàn)，將日常用品轉(zhuǎn)化為用于虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的智能觸覺設(shè)備，”研究人員Sunju Kang、Mustafa Mete及其同事在論文中寫道。“然而，目前具有動(dòng)覺反饋功能的觸覺可穿戴設(shè)備的發(fā)展仍然受到設(shè)備尺寸和重量的限制，這影響了其便攜性和舒適性。我們研發(fā)的這款觸覺戒指重量僅為18克，能夠提供三自由度的力傳感和反饋。”

用于虛擬現(xiàn)實(shí)中逼真觸覺的輕便設(shè)備

由Kang、Mete及其同事研發(fā)的這款輕便戒指，連接在一個(gè)受折紙藝術(shù)啟發(fā)而設(shè)計(jì)的折疊幾何結(jié)構(gòu)上。該結(jié)構(gòu)使設(shè)備能夠高效地檢測皮膚上的按壓和滑動(dòng)力，從而產(chǎn)生相應(yīng)的逼真觸覺。

“該系統(tǒng)擁有一個(gè)受折紙啟發(fā)的結(jié)構(gòu)基底，能夠高效緊湊地傳遞力，以及一個(gè)柔軟的力感應(yīng)皮膚，可以同時(shí)檢測剪切力和法向力，”作者寫道?！傲Ω袘?yīng)皮膚由拓?fù)鋬?yōu)化的激光圖案化層（具有金字塔微結(jié)構(gòu)）和包含四個(gè)電阻像素的層組成，這種方法確保了線性靈敏度和快速響應(yīng)時(shí)間?！?/p>

該團(tuán)隊(duì)新開發(fā)的觸覺戒指集成了四個(gè)傳感器，這些傳感器在受到按壓或彎曲時(shí)會改變電阻值；此外，戒指還配備了柔性氣動(dòng)致動(dòng)器，這些致動(dòng)器利用氣壓來移動(dòng)戒指，從而產(chǎn)生特定的觸覺感受。為了追蹤用戶手指的運(yùn)動(dòng)，研究人員使用了噴墨打印的柔性可彎曲傳感器。

打造日益逼真的虛擬體驗(yàn)

初步測試表明，這款新型觸覺環(huán)能夠施加三個(gè)自由度的力，提供高達(dá)6.5牛頓（N）的力反饋。這意味著它可以產(chǎn)生與用戶在VR或AR中體驗(yàn)到的觸覺感受相一致的、可感知的逼真觸覺體驗(yàn)。

未來，由Kang、Mete及其同事開發(fā)的這款設(shè)備有望得到進(jìn)一步改進(jìn)，并應(yīng)用于各種現(xiàn)實(shí)場景，從而提升游戲體驗(yàn)，并應(yīng)用于專業(yè)培訓(xùn)和醫(yī)療康復(fù)實(shí)踐。此外，它還可能啟發(fā)其他類似觸覺設(shè)備的開發(fā)，為打造更加沉浸式和逼真的數(shù)字體驗(yàn)鋪平道路。