在教育、醫(yī)療保健、零售、機器人和制造業(yè)等領域，虛擬交互的熱度正在迅速攀升。通過虛擬交互，人們能以低成本、高可達性和非接觸方式真實再現(xiàn)觸覺感知。要想實現(xiàn)高度沉浸式的觸覺交互體驗，需要一個能與皮膚集成、無束縛且高分辨率的觸覺感知設備，用于收集并產生觸覺刺激。然而，現(xiàn)有的觸覺傳感器和執(zhí)行器在尺寸、柔性和分辨率等方面存在不足之處，限制了復雜觸覺交互和沉浸式用戶體驗的再現(xiàn)。

據麥姆斯咨詢報道，近日，韓國電子與電信研究所（ETRI）、韓國科學技術聯(lián)合大學院大學（UST）、韓國科學技術院（KAIST）的研究人員共同開發(fā)出一種新型超靈活的遠程觸覺系統(tǒng)，該系統(tǒng)由超柔性雙峰（UFB）觸覺傳感器和柔性亞毫米級觸覺執(zhí)行器陣列組成，可與人體皮膚集成且無束縛，能夠采集并再現(xiàn)具有1.8 mm高空間分辨率的觸覺刺激模式，可用于人體皮膚遠程通信。相關研究成果已發(fā)表于npj Flexible Electronics期刊。

用于遠程觸覺系統(tǒng)的超柔性雙峰（UFB）觸覺傳感器和柔性亞毫米級觸覺執(zhí)行器陣列

超柔性雙峰觸覺傳感器由快速自適應（FA）和慢速自適應（SA）壓力傳感器陣列組成，可以同時監(jiān)測高空間分辨率的靜態(tài)和動態(tài)壓力，有利于獲取表面形狀、紋理等復雜觸覺信息。超柔韌和超薄雙峰傳感器的機械柔順性可實現(xiàn)對柔軟皮膚表面的順應性，當施加小面積壓力時皮膚會自然變形，該傳感器可沿著皮膚自然變形精確地收集觸覺信息。

用于觸覺采集的超柔性雙峰觸覺傳感器陣列

柔性亞毫米級觸覺執(zhí)行器陣列被集成在具有棋盤圖案的超柔性襯底上，從而最大限度地減少機械變形過程中的應力。實驗結果表明，該觸覺執(zhí)行器陣列即使在3 mm的彎曲半徑下，也沒有出現(xiàn)裂紋或者破損等機械故障，此外，在高達592 kPa的外部負載或接觸力下，該觸覺執(zhí)行器性能依然穩(wěn)定。

用于觸覺渲染的柔性亞毫米級觸覺執(zhí)行器陣列

為了實現(xiàn)沉浸式遠程信號通信，除了觸覺傳感器和執(zhí)行器之外，信號處理單元和無線連接的正確設計，對于復雜觸覺刺激的傳輸也至關重要。該項研究提出的遠程觸覺系統(tǒng)中，觸覺傳感器和執(zhí)行器通過信號處理模塊無線耦合，能夠以低延遲、高信號保真度傳輸和共享觸覺信息，非常有利于虛擬現(xiàn)實（VR）中的實時觸覺渲染。

用于遠程觸覺通信的無線觸覺采集和渲染系統(tǒng)

各種類型的時空觸覺，例如織物的形狀、紋理，以及更復雜的按壓、敲擊和蝴蝶振翼等振動模式，均能通過該雙峰觸覺傳感器陣列獲取后，實時傳輸?shù)? m之外的觸覺執(zhí)行器陣列，實現(xiàn)低延遲（《1.55 ms）、高保真再現(xiàn)沉浸式的觸覺體驗。

無線遠程觸覺系統(tǒng)的演示

該高分辨率、超靈活的遠程觸覺系統(tǒng)，使人們能夠在遠距離內獲得身臨其境的物理體驗，豐富了增強現(xiàn)實/虛擬現(xiàn)實（AR/VR）等虛擬環(huán)境中的真實感，有望為基于觸覺的人機交互開辟一條新的道路?！?/p>