使用皮肤连接的远程触觉加速触觉通信

[导读]电子和电信研究所 (ETRI) 开发了一种远程触觉设备，它可以像贴纸一样贴在指尖上，实时远程传输触觉。它有望通过超小型化以世界一流的性能和可用性为虚拟世界和真实的触觉体验增添沉浸感。

在教育、医疗保健、零售、机器人和制造业等领域，虚拟交互的热度正在迅速攀升。通过虚拟交互，人们能以低成本、高可达性和非接触方式真实再现触觉感知。要想实现高度沉浸式的触觉交互体验，需要一个能与皮肤集成、无束缚且高分辨率的触觉感知设备，用于收集并产生触觉刺激。然而，现有的触觉传感器和执行器在尺寸、柔性和分辨率等方面存在不足之处，限制了复杂触觉交互和沉浸式用户体验的再现。

据麦姆斯咨询报道，近日，韩国电子与电信研究所(ETRI)、韩国科学技术联合大学院大学(UST)、韩国科学技术院(KAIST)的研究人员共同开发出一种新型超灵活的远程触觉系统，该系统由超柔性双峰(UFB)触觉传感器和柔性亚毫米级触觉执行器阵列组成，可与人体皮肤集成且无束缚，能够采集并再现具有1.8 mm高空间分辨率的触觉刺激模式，可用于人体皮肤远程通信。

电子和电信研究所 (ETRI) 开发了一种远程触觉设备，它可以像贴纸一样贴在指尖上，实时远程传输触觉。它有望通过超小型化以世界一流的性能和可用性为虚拟世界和真实的触觉体验增添沉浸感。

这项技术发表在npj Flexible Electronics上。

该技术使用触感和质感的独特振动模式。通过触觉收集传感器和触觉再现执行器，人们可以在不接触现实物体的情况下虚拟地感受到纹理。

继去年 4 月公开触觉技术后，ETRI 成功将该技术推进到可以像贴纸一样贴在手指上的形式。

解决了现有触觉再现设备体积大、性能低的问题。对于高度身临其境的用户体验，精确的触觉和纹理再现、足够薄以贴合皮肤是必不可少的。

研究团队使用自主研发的压电元件和超薄柔性基板，将小于1mm的微型传感器和执行器精确集成在基板上。基材薄且可弯曲，厚度为人发的1/20 (约4μm)，适合贴合皮肤。

高分辨率复合传感器以 1.8 毫米的间隔精细构造，可以在 1 ~ 1,000 赫兹 (Hz) 的宽频率范围内感受触觉模式。它通过同时测量缓慢变化的压力(静态压力)和快速变化的压力(动态压力)展示了世界一流的性能。

特别是，这项成果可以测量和再现棉、涤纶和氨纶等材料，以及字母表面凸起的形状和塑料棒在指尖滚动的动感。这是因为高分辨率传感器可以识别每个位置的细微差别触觉模式。

ETRI 开发的皮肤附着远程触觉技术可以使用蓝牙通信在最远 15 米的距离内实时再现触觉。特别是，传输触觉/纹理数据信号时的延迟时间仅为 1.55 毫秒 (ms)，并且采集和再现的信号匹配度约为 97%。这消除了信号传输中的任何尴尬。

研究团队表示，这项技术是将超薄高柔性基板、静态/动态高分辨率复合压力传感器集成在一起的结果;大功率、超小型压电致动器，压电传感器/致动器的信号处理与驱动，复合触觉/纹理数据控制，无线通信联动技术。

ETRI 智能传感器研究部首席研究员 Hye Jin Kim 说：“通过可以贴在皮肤上的轻便灵活的皮肤触觉再现设备，我们在为开发高度沉浸式虚拟/增强现实内容。”

研究团队表示，在未来，他们计划创新地提升压电元件的性能和外形尺寸，通过结合振动和各种触觉刺激，创造出符合现实的复杂触觉和质感水平。