触觉设备通常依赖于刚性致动器和笨重的电源系统，从而限制了耐磨性。柔软的材料可以提高舒适度，但需要仔细分配刚度，以降低驱动力并使载荷传递到皮肤。
斯坦福大学Cosima du Pasquier等人推出了 Haptiknit，这种方法使柔软、可穿戴的针织纺织品与嵌入式气动执行器相结合，实现可编程的触觉显示。通过将气动致动器集成到高刚度和低刚度的机织层中，每个致动器可以在 14.5 赫兹的带宽下传输 40 牛顿的力。我们通过前臂的可调节袖套与无线气动控制系统相结合来演示这一概念，该系统可传输各种社交触摸信号。在一项由三部分组成的用户研究中，我们评估了袖套的辨别性和情感性触摸性能，并将我们的结果与以前的电磁驱动方法的结果进行了比较。与振动触觉刺激相比，Haptiknit 改进了触摸定位，并且与不会引起分布式刚度的气动纺织品相比，使用更少的执行器来传达社交触摸线索。与音圈阵列相比，Haptiknit 袖套对社交触摸手势的识别效果相似，但外形更加便携和舒适。
图1：Haptiknit 系统概述。（A） Haptiknit 动力套筒由多个分布刚度的针织层和嵌入式气动执行器组成;它配备 8 个致动器和一个无线控制器，可提供多模态触觉信号。套筒的 （B） 未充气和 （C） 充气状态示意性地显示在套筒内和套筒外。袖子是单件编织的 （D），可用于导航 （E） 等。
图2：使用拓扑变化和粘合纤维的刚度变化。（A） 低刚度织物的单轴试验（航向）中的力-位移曲线，其中刚度变化是通过改变拓扑来实现的，以及 （B） 高刚度织物，其中刚度变化是通过添加热塑性纤维来实现的。显示了每种织物的放大倍数为 50 的显微视图（图中比例尺）。（C） 织物 D 在热定型前后的行为。两条曲线都给出了有效刚度 E，用于估计有效刚度的线性回归曲线用灰色虚线标记。（D） 所有材料的有效刚度，单位为 N/mm。最硬的材料（织物 G）的刚度是最柔软的材料（织物 A）的 400 倍。
图3：Haptiknit 袖套结构概述。3D 视图显示了与 Velcro 闭合件集成的刚性材料的圆周连续性的套筒横截面。材料和针织结构在整个文本中以一致的颜色编码进行了详细说明：织物 A、B 和 C 具有相同的材料和拓扑变化;织物 D 使用热熔纱线加固。2D 视图描绘了展开的套筒，包括集成执行器和气动软管的位置。尽管成对的促动器通过颈部连接以进行组装，但每个促动器都是单独控制的。
图4：执行器定位精度结果。N 的定位结果 = 8 个执行器位置中每个位置的 32 名参与者;图表计数表示在所有参与者和运行中选择位置的次数;每个 Actuator Location 以随机顺序播放 3 次。
作者表明，用织物 B（有效刚度 0.603 N/mm）约束气动致动器对载荷传递和变形的影响可以忽略不计，而织物 D（有效刚度 9.78 N/mm）基本上会导致该方向的“阻塞力”响应。我们得出的结论是，为了有效地控制和引导促动器的载荷传递，我们需要大约一个数量级的刚度不对称性。单一的均质织物无法同时准确地提供触觉反馈并有效地锚定致动器。一个同样重要的考虑因素是，热熔纱线的加入基本上将织物的拉伸响应从缠结纱线转变为整体材料。因此，织物保留了弯曲和舒适地贴合手臂的能力，但不会拉伸，并有效地阻止了执行器引起的任何变形。
【参考文献】
https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.ado3887#sec-3
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