A skin-integrated multimodal haptic interface to produce immersive tactile experiences
신경 촉각 감지 시스템과 해당 세 가지 자극 모드의 개략도.16개의 독립적으로 제어되는 다중 모드 햅틱 피드백 장치가 있는 장치의 분해도 그림입니다. 각 장치에는 기계식 액추에이터(MA), 두 쌍의 열전(TE) 펠렛 및 한 쌍의 전기촉각(ES) 전극이 있습니다.신용: Huang et al.

가상 현실(VR)과 증강 현실(AR) 기술은 지난 10년 동안 점점 더 발전하여 매우 매력적인 게임 경험과 새로운 형태의 미디어 엔터테인먼트를 가능하게 했습니다.그러나 특히 시각과 청각 이외의 다른 감각을 인위적으로 자극하는 측면에서는 여전히 개선의 여지가 상당합니다.

홍콩 시립대학교와 중국의 다른 기관의 연구원들은 최종 사용자가 촉각을 통해 가상 환경과 긴밀하게 연결할 수 있는 새로운 인터페이스를 개발하려고 노력해 왔습니다.최근 논문에서는,출판됨~에자연 전자, 그들은 다차원 촉각 신호를 피부에 직접 전달하여 가상 경험을 더욱 향상시킬 수 있는 현실적인 감각을 이끌어내는 새로운 촉각 인터페이스를 도입했습니다.

"현재,~에이 논문의 공동 저자인 Ya Huang은 Tech Xplore와의 인터뷰에서 주로 유연한 센서 개발에 초점을 맞추고 있지만 유연한 피드백 기술에 대한 조사는 여전히 제한적이라고 말했습니다.

"유연한 전자 기술에 정보 피드백이 부족하다는 것을 인식한 유 교수는 유연한 전자 기술을 사용하여 유연한 기계적 피드백 액추에이터를 통합하여 이 분야에서 큰 진전을 이루었습니다.혁신, 처음으로 발표자연2019년에 발표된 논문에서는 소셜 미디어, 게임, 보철물 제어 및 피드백과 같은 분야는 물론 다양한 생물 의학 분야에서 응용 분야를 발견했습니다."

홍콩 시립대학교와 홍콩 사이언스 파크에서 근무하는 Xinge Yu 교수는 유연한 전자 장치를 기반으로 한 햅틱 인터페이스 개발에 최근 연구를 집중해 왔습니다.2022년에 그의 연구 그룹은 다음과 같은 논문을 발표했습니다.자연 기계 지능,새로운 무선 전기자극 햅틱 인터페이스 도입.그러나 본 논문에서는 다양한 몰입형 촉각 감각의 생성보다는 이 인터페이스를 사용한 전반적인 촉각 피드백 생성에 주로 중점을 두었습니다.

"최근 발표된 논문에서 우리는 다차원 자극 모드를 갖춘 촉각 피드백 인터페이스를 설계함으로써 이러한 격차를 해결했습니다"라고 Huang은 설명했습니다."이 인터페이스는 다양한 수용체를 선택적으로 자극하여 다양한 질감에 해당하는 촉각 감각을 재현합니다."

그만큼물리적으로 다른 물체나 표면을 만날 때 광범위한 촉각 정보를 인식할 수 있습니다.이 능력은 인간이 다양한 유형의 촉각 정보를 처리할 수 있게 해주는 생물학적 메커니즘에 의해 뒷받침됩니다.

Huang은 "이러한 다차원 신호는 조화롭게 작동하여 우리에게 다양하고 생생한 촉각 경험을 제공합니다"라고 말했습니다."다차원 촉각 신호를 전달할 수 있는 피드백 인터페이스 제공은 VR/AR에서 인간의 촉각 감각을 효과적으로 재현하는 데 중요한 역할을 합니다. 우리 장치는 세 가지 피드백 모드를 단일 피부 통합 장치에 통합함으로써 상당한 이점을 제공합니다.인터페이스."

A skin-integrated multimodal haptic interface to produce immersive tactile experiences
다중 모드 햅틱 패치의 작동.a, VR의 촉각 피드백 인터페이스를 사용하여 사용자가 실제 사물의 감각을 느낄 수 있다는 아이디어의 그림입니다.2x4 패치(b), 4x4 패치(c) 및 손바닥 형태 패치(d)를 포함한 다양한 배열 햅틱 피드백 장치 배열의 사진.e, 무선 제어 회로의 3D 그래프.신용: Huang et al.

Huang과 그의 동료들은 햅틱 시스템이 인체의 다양한 감각 수용체와 감각 신경을 자극할 수 있는 새로운 활성화 원리를 도입했습니다.VR이나 AR 기술과 결합하면 궁극적으로 촉각 감각을 풍부하게 하여 더욱 현실적이고 몰입감 있는 경험을 제공할 수 있습니다.

현재 촉각 피드백을 생성하도록 설계된 기술은 두 가지 기본 방향으로 확장되고 있습니다.첫 번째는 전기 자극에 초점을 맞추고 두 번째는 기계적 작동을 통해 촉각 신호를 생성합니다.

"전기자극에서 가장 어려운 점은 주로 다음에 초점을 맞추고 있습니다., 신경을 정확하게 활성화하여 인체 내에서 실제 촉각 감각을 생성하는 것을 목표로 하고 있습니다."라고 Huang은 설명했습니다.

"그럼에도 불구하고 이 분야는 이론적 탐구와 추가 발전을 위한 엄청난 잠재력을 제공합니다. 반면에 기계적 작동은 변형 가능한 대화형 인터페이스 또는 실제 물체와 상호 작용할 때 피부 표면 변형을 복제하는 장치를 설계하여 촉각 피드백을 달성합니다. 여기서 핵심 과제는 다음과 같습니다.촉각 경험을 정확하게 모방하기 위한 기계적 구조의 설계입니다."

Huang과 그의 동료들의 최근 연구는 촉각 피드백 생성에 대한 이 두 가지 서로 다른 접근 방식 사이의 격차를 효과적으로 메워줍니다.이는 다양한 촉각 수용체의 분포와 인체 감각 신경의 활성화를 뒷받침하는 규칙을 기반으로 다양한 촉각 수용체의 선택적 자극을 묘사하는 원리의 도입을 통해 달성됩니다.

"두 가지 장점을 결합해Huang은 "기계적 작동을 통해 더욱 다양하고 몰입감 있는 촉각 피드백 효과를 얻을 수 있었습니다."라고 Huang은 말했습니다. "우리의 접근 방식은 이전에 이 두 경로를 분리했던 장벽을 무너뜨려 단일 장치 내에 여러 피드백 모드를 통합할 수 있게 했습니다.이러한 실험 규칙과 혁신은 사용자에게 더욱 풍부하고 현실적인 터치 경험을 제공할 수 있는 새로운 가능성을 열어줍니다."

본 연구진이 개발한 피부 일체형 다중 모드 햅틱 인터페이스는 햅틱 기술 개발에 중점을 둔 연구 분야에 큰 기여를 하고 있습니다.미래에 이 작품은 사실적인 촉각 감각을 동반한 몰입도 높은 VR 콘텐츠 제작을 위한 흥미롭고 새로운 가능성을 열어줄 수 있습니다.

Huang은 "촉각 피드백 분야에는 아직 개발의 여지가 많습니다"라고 덧붙였습니다."피드백 인터페이스 자체에 대해서는 재료 합성, 기계 구조 최적화, 신경 전기 생리학 등 다양한 연구 분야가 설계 원리 및 제작과 밀접하게 얽혀 있습니다.피드백인터페이스. Ya Huang 외, 몰입형 촉각 피드백을 위한 피부 통합 다중 모드 촉각 인터페이스,

자연 전자(2023).DOI: 10.1038/s41928-023-01074-z.© 2023 사이언스 X 네트워크소환

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몰입형 촉각 경험을 제공하는 피부 통합형 다중 모드 햅틱 인터페이스(2023년 12월 21일)2023년 12월 21일에 확인함https://techxplore.com/news/2023-12-skin-integrated-multimodal-haptic-interface-immersive.html에서

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