香港城大成功研发轻薄、无需电池的「触觉电子皮肤」
发布时间：2019-12-6 14:27
发布者：eechina
香港城市大学（城大）参与的跨院校研究团队，成功研发出一套「皮肤集成的触觉接口」系统，可帮助义肢用户感受外在环境，亦可应用于社交媒体及游戏娱乐上。
这套全新以皮肤为媒介的虚拟现实（VR）和扩增现实（AR）系统，通过紧贴皮肤的无线致动器，将能源转换成机械动能，将触觉刺激传送到人体。 研究成果最近于国际知名科学期刊《自然》发表，论文题目为「皮肤集成无线触觉界面的虚拟和扩增现实」。 论文第一作者、城大生物医学工程学系助理教授于欣格博士说：「我们的目标是研发出媲美真皮肤的电子皮肤。与市面上同类设备相比，我们的新系统又轻又薄，可以紧贴皮肤，而且不需要电线和电池。」 研究团队采用新的材料、结构、能量传输策略和通讯方案，设计出这套系统。运用精巧的结构力学设计，将700余个功能组件组成厚度小于3毫米的柔韧皮肤器件，不同层面包括：轻薄柔软且可拉伸的内层，用于包覆功能层，可以紧贴皮肤；由硅胶保护的功能层，里面有无线控制系统及互相连接的致动器；透气布料外层，可直接结合到可穿戴衣物上。 于博士说：「提供触觉震动的常规致动器，需要用100毫瓦左右的功率传输讯息，但我们以无线射频（RF）供电，只需低于2个毫瓦的功率便能传输讯息，并产生同等的机械震动，解决了无线低功耗能量传输的难题，显著提高了这套系统的操作距离。不单可以节省能源消耗，使用者也免受电线牵绊，更加自由灵活。」 目前虚拟与扩增现实技术主要通过视觉和听觉刺激来创造体验，但相比眼睛和耳朵，皮肤是人体面积最大的感官系统，因此透过触觉感应外界环境，效果更好。 这项研究成果不单可应用在社交媒体及电子游戏上，亦可帮助义肢使用者透过触觉感应外在环境，提供反馈，甚至扩展到临床医学应用的相关虚拟场景。 这项研究历时两年，涉及机械工程学、材料科学、生物医学、物理学和化学等不同范畴。于博士指出，最大的困难是要将各种技术合而为一。他说：「生物医学工程就是创造出大家以前觉得不可能的发明，感谢城大生物医学工程学系提供科研平台，以及系主任孙东教授的大力支持。」 其他研究团队成员包括美国西北大学、伊利诺伊大学厄巴纳－香槟分校、宾夕法尼亚州立大学、英国布里斯托大学、清华大学及山东大学等高等学府的学者。该研究获得城大、西北大学、国家自然科学基金委员会及美国国家科学基金会赞助。 |
网友评论