Improved electrotactile technology enables uniform tactile sensation across displays
将 TPIEA 集成到智能手机显示屏。制作好的 TPIEA 被集成到透明显示器中,以提供与视频相对应的触觉信息。当 TPIEA 工作时,压力感应会同时发生,并传达与视频匹配的触觉信息,使用户即使蒙住眼睛也可以通过指尖实现的虚拟电触觉来感知球的滚动。图片来源:基础科学研究所

已经开发出一种虚拟触觉实现技术,可以让所有用户体验相同的触觉。由基础科学研究所 (IBS) 纳米医学中心的 Park Jang-Ung 教授和 Severance 医院神经外科系的 Jung Hyun Ho 教授领导的研究小组开发了一种在显示器上提供一致触觉的技术。

这项研究是与延世大学塞弗兰斯医院的同事合作进行的。原来是发表自然通讯2024 年 8 月 21 日。

虚拟触觉实现技术,又称触觉渲染技术,是指在虚拟环境中模拟触觉的方法和系统。。该技术旨在创造与虚拟对象物理接触的感觉,使用户能够感受到纹理、形状和力量,就好像他们正在与现实世界的物品交互一样,即使这些对象是数字的。

该技术在虚拟现实(VR)和增强现实(AR)领域的应用越来越多,它与视觉和听觉提示一起使用,以弥合虚拟世界和物理世界之间的差距。

值得注意的是,电触觉系统通过电刺激而不是物理振动产生触觉,正在成为有前途的下一代触觉渲染技术。触觉是由机械感受器介导的,机械感受器是位于皮肤中的触觉感觉细胞,可传递信息以电信号的形式传至大脑。

电触觉系统人为地产生这些电信号,从而模拟触觉。通过调整电流密度和频率可以创造精确且多样的触觉体验。

尽管具有潜力,现有的电触觉技术仍面临挑战,特别是在安全性和一致性方面。皮肤接触压力的变化会导致触觉不稳定,并且使用高电流会引起安全问题。为了解决这些问题,IBS研究团队开发了一种透明的压力可校准干扰电触觉执行器(TPIEA)。

Improved electrotactile technology enables uniform tactile sensation across displays
通过压力校准实现一致的触感。在压力补偿和不存在压力补偿的条件下检查电触觉强度相对于电流密度的变化。在没有压力补偿的情况下,用户报告的触觉中不会出现可辨别的模式。相反,当压力得到均匀补偿时,触觉的变化会一致地显现出来。显然,当手指施加的压力很大时,即使在较低的电流水平下也会感觉到触觉的强度增强。信用:自然通讯(2024)。DOI:10.1038/s41467-024-51593-2

TPIEA 由两个主要组件组成:负责产生电触觉的电极部分和调节手指压力的压力传感器部分。研究人员通过将铂纳米颗粒应用到氧化铟锡基电极上,大大降低了电极的阻抗。

与传统电极相比,这不仅降低了阻抗,而且实现了约 90% 的高透射率。集成压力传感器可确保用户无论如何触摸显示屏都能体验到一致的触觉反馈。

此外,研究小组还进行了体感诱发电位(SEP)测试来量化触觉。通过检查用户体感系统对电触觉刺激电流和频率变化的反应,他们能够定量区分和标准化触觉。

该团队成功实现了超过九种不同类型的电触觉,从类似头发的电触觉到类似玻璃的电触觉,具体取决于电流密度和频率。。该团队进一步证明,TPIEA 可以与智能手机显示屏集成,以可靠地产生复杂的触觉图案。

此外,该研究还将干扰现象引入了电触觉技术领域。干扰现象涉及两个电磁场重叠时发生的频率和幅度的变化。

这使得研究人员能够用这比之前的要求降低了 30%,并且触觉分辨率提高了大约 32%。这项研究展示了当前电触觉技术(包括 Teslasuit)中最高水平的触觉分辨率。

首席研究员 Park Jang-Ung 表示:“通过这种电触觉技术,我们可以有效地将来自带有触觉信息的显示器。我们预计这项研究的结果将显着增强基于干扰刺激的各种 AR、VR 和智能设备应用中用户和设备之间的交互。”

更多信息:Kunghee Lim 等人,采用压敏晶体管的透明电触觉屏幕中的干扰触觉刺激和一致的定量触觉,自然通讯(2024)。DOI:10.1038/s41467-024-51593-2

引文:改进的虚拟触觉技术可实现跨显示器的统一触觉(2024 年,9 月 9 日)检索日期:2024 年 9 月 9 日来自 https://techxplore.com/news/2024-09-virtual-haptic-technology-enables-uniform.html

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