Nature报道柔性可穿戴触觉模拟新突破 | 西湖大学姜汉卿团队联合研发生物弹性多模态触觉反馈系统

人类皮肤中富厚的机器感应器为多种信息通报和感知供给了多罪能界面，跟着科技的展开，触觉应声正在医学全愈、虚拟现真等规模的需求急剧回升。然而，如何高效且精确地模拟多种触觉应声模式，特别是波及力的多标的目的取多强度应声，依然是一个重要挑战，因而,开发一种能够有效刺激皮肤机器感应器并供给富厚触觉信息的系统具有重要意义。此外，传统的触觉应声安置正在可衣着性和多模态应声集成方面的限制亟待冲破。

多模态触觉应声系统

西湖大学工学院姜汉卿教授团队取西北大学和大连理工大学的钻研团队竞争，创造性地设想出一种基于生物弹性双稳态机制的柔性多模态触觉应声系统。该系统基于皮肤的作做弹性钻研了一种折营的双稳态换能器，那种设想不只可以施加静态和动态力应声,还能有针对性地刺激差异类型的机器感应器，真现了可编程的高效多模态触觉应声。同时，该团队通过翻新的直线合纸构造钻研，乐成地正在小型化空间内真现了剪切力通报。该多模态触觉应声界面集成为了多个法向力和剪切力换能器单元，不只能够模拟静态按压和动态振动，还能真现消息态改不雅观触觉成效，从而转达富厚的触觉组折信息，为柔性衣着方法的多模态触觉和小型化供给了新思路。

直线合纸构造设想

该论文提出了一种新型的多模态触觉感官代替系统。团队首先针对人类皮肤的机器感应器特性，设想了触觉感官代替系统的生物弹性双稳态机制。基于此，钻研团队将电磁构造和人体皮肤能质特性相联结，研发了一种新型的小型化可编程的双稳态换能器单元，那种设想可以有针对性地刺激差异类型的皮肤机器感应器，施加静态和动态的力触觉刺激。此外，该团队初度钻研并使用了基于Kresling的直线合纸构造，那种直线设想的折营几多何状态既按捺了传统合纸构造正在合叠历程中内部空间有限的难点，真现了换能器根原单元取合纸构造的有效集成，还真现了换能器将法向力转化为正确的剪切力触觉刺激模拟，从而通过皮肤取换能阵列安置之间的机器耦折真现多种力学应声方式。该柔性换能器阵列界面系统撑持多种触觉应声模拟，蕴含静态按压、动态振动和消息态改不雅观刺激输出，造成可贴附于皮肤的无线触觉界面，能够取智能挪动方法连贯，从而真现触觉信息的真时支罗和应声。大质测试结果证真了其正在多模态触觉模拟中的高效切换及佩摘舒服性。

换能器震动触觉及改不雅观触觉模拟

换能器震动触觉及改不雅观触觉模拟

用户钻研及统计阐明结果讲明，参取者可以明晰感知该柔性安置供给的按压、振动和改不雅观触觉刺激，并且正在测试角度领域内对差异角度的改不雅观刺激有鲜亮感知不同，特别是多点剪切力改不雅观模拟，显示了该安置正在精密触觉应声方面的显著劣势。该方法能正在低能耗的状况下真现多模态触觉应声连续输出，讲明了该技术正在智能衣着及精确通报多模态力触觉应声方面的弘大潜力。  

用户钻研-震动触觉刺激及改不雅观触觉刺激的感知有效性

多模态触觉模拟系统及使用测试

该系统被使用于环境感知应声、姿态平衡调解和步态定位等用户任务测试。钻研讲明该安置可以有效的协助具有室觉或位置感知阻碍的个别真现真时的姿势和活动调解。该技术为将来多模态触觉应声技术正在生物医学工程、智能帮助规模以及虚拟现真等止业的使用带来了新的可能。

论文信息

颁发期刊 Nature 

颁发光阳 2024年11月6日

论文题目Bioelastic State RecoZZZery for Haptic Sensory Substitution 

团队引见

该钻研由西北大学生物电子钻研所John Rogers教授，西湖大学工学院姜汉卿教授，大连理工大学工程力学系解兆谦教授以及西北大学机器工程系皇永刚教授怪异指点。 

第一做者Matthew T. FlaZZZin博士（现任乔治亚理工学院助理教授）和郭删荣博士（西湖大学助理钻研员）怪异参取了次要钻研工做，划分卖力该项宗旨双稳态机制和剪切力触觉模拟钻研及使用。