研究背景从我们最大的感觉器官——皮肤中获得精细的触觉感知，可以使人们获取更多的信息。为了满足日常生活中触觉的需求，各种技术已被应用于消费电子产品，包括振动游戏手柄、手机中的微振动电机等。近年来，可穿戴触觉界面引起了广泛关注，因为它们可以释放我们的双手，体验无需握持外部设备的虚拟触摸。可穿戴触觉不可或缺的作用包括以下几点：用户需要在虚拟/增强现实（VR/AR）中生动地感受到虚拟物体，患有周围神经疾病或退化的患者希望恢复患者手部的自然触摸感知，截肢者试图从神经假肢中恢复触觉感等。柔性电子技术已被证明是可穿戴人机界面特别是触觉界面的基础，包括气动触觉手套、可穿戴振动触觉系统、电触觉贴片、基于折纸的主动触觉、热手套、多模态系统等。然而，挑战依然存在。在大面积反馈覆盖（例如，整个手）和高空间分辨率之间取得平衡至关重要，因为高密度反馈单元阵列将大大增加设计和集成的复杂性。此外，与其他可穿戴设备（例如，沉重的VR头盔）类似，穿戴舒适度不足是用户常见的抱怨。在触觉界面中，允许皮肤呼吸的皮肤界面电子设计迫切需要，这可以一方面最小化设备重量，另一方面可以解决由于皮肤遮挡可能发生的不稳定操作特性，尤其是在出汗时。这一点对于手部尤其关键，因为我们的手产生最多的汗液。然而，当前用于这些触觉界面的电子系统通常是不可拉伸的、不透气的，并且具有低单元密度和对皮肤的低粘附性，这与高级VR/AR应用的要求相去甚远。研究成果 可穿戴触觉技术作为增强媒介，用于连接人类与虚拟现实/机器人。所有可穿戴设备中不可避免的出汗问题，对于可穿戴触觉技术来说，是一个瓶颈。因为皮肤/设备界面中积累的汗水/湿气会显著影响反馈的准确性、舒适度，并可能产生卫生问题。如今，可穿戴触觉技术通常以牺牲透气性、舒适性和生物相容性为代价来获得性能。香港城市大学于欣格教授、香港理工大学郑子剑教授团队开发了一种完全集成的透气触觉纺织品（FIBHT），以解决这些权衡问题。FIBHT在手掌上展示了128像素的高水平集成，具有400%的出色延展性，以及超过657 g/m2/day（湿气）和40毫米/秒（空气）的优越透气性。这是一个完全由可拉伸、透气和生物粘附材料组成的独立触觉系统，它赋予了精确、抗汗水/运动敏感和动态反馈的能力，使得FIBHT在广泛场景中用于虚拟触摸变得强大。相关研究以“A fully integrated breathable haptic textile”为题发表在Science Advances期刊上。图文导读Fig. 1. Schematic illustration of the FIBHT system.Fig. 2. Structures and materials of the system and interfaces.Fig. 3. Wearing comfortability of the FIBHT.Fig. 4. Dynamic feedback user study.Fig. 5. Applications of FIBHT in VR.总结与展望 轻薄、柔软且无线操作是触觉可穿戴设备的重要因素，而另一个对触觉可穿戴设备至关重要的质量是使用户感到舒适，这要求可穿戴设备透气同时牢固地粘附在皮肤上。在本研究中，作者开发了一种具有优化设计（文本S6）的FIBHT，以实现所有这些目的，展现出极佳的伸展性、精确的动态渲染能力和无线特性，为新一代触觉界面提供了一种范式转变的解决方案。通过全面的材料/设备特性分析和用户研究，结合与VR的交互，我们展示了FIBHT作为舒适且高性能触觉界面的潜力。与触觉界面的其他作品和我们之前的作品相比，FIBHT在透气性、伸展性、界面粘附特性、稳定性、电极数量/像素密度、单片系统集成、抗汗高识别精度等方面具有优越的综合性能。本研究中报告的技术弥合了虚拟对象与我们皮肤感觉感知之间的差距，无需外部约束或阻碍皮肤呼吸，从而为更好的沉浸式体验铺平了道路。我们相信，当前的演示无法完全揭示FIBHT在更普遍场景中的潜力。通过与基于人工智能的后端分析和闭环反馈参数调整的集成，这项技术可能成为人类与任何需要触摸但无法触摸的事物之间的忠实“触觉媒介”，无论是VR玩家、神经疾病患者、机器人远程操作员，还是任何人。
