当前的延展实境（XR）技术，诸如虚拟现实（VR）和增强现实（AR）头戴式显示器，主要通过交互式视觉和声音来增强人类体验。然而，XR的下一个前沿领域旨在通过整合触觉来重新定义沉浸感，这有可能彻底改变包括娱乐，通信，教育和医疗保健在内的各个领域。下一代XR的核心是触觉致动器，它负责从虚拟环境中产生触觉并将其传输到位于我们皮肤真皮内的机械感受器。虽然传统的触觉致动器已经被集成到XR接口中，但是它们庞大的形状因子和对特定身体部位的限制缺乏通用性，妨碍XR交互期间的灵巧性，并且限制用户的沉浸式体验。类似于皮肤贴片的皮肤贴片集成触觉接口提供了一种有前途的替代方案，其具有对各种身体部位的灵活适应性，从而减少侵入性并实现与虚拟环境的自然交互。现有的皮肤-触觉集成触觉主要使用压电致动器或磁马达来产生机械振动形式的人工感觉反馈，称为振动触觉反馈。尽管如此，这些致动器的固有刚性阻碍了XR设备的耐磨性。
加利福尼亚大学的Qibing Pei课题组报道了一种基于毫米级多层 DEA 的可穿戴触觉人造肌肉皮肤 （HAMS），能够产生显着的平面外变形并压痕皮肤以获得最佳触觉刺激。DEA 利用厚度可变多层 DE （TVMDE） 内的电场梯度机制来实现平面外变形，而无需外部压力偏置或任何非活性刚性组件。这使得 HAMS 能够保持完全柔软的结构，以最佳的耐磨性和舒适度贴合用户的皮肤。当无缝应用到用户的身体上并连接到 VR 耳机时，HAMS 提供了身临其境的 XR 体验，具有扩展的感觉，与现实世界交互的触觉反馈非常相似。
作者成功展示了一种触觉人工肌肉皮肤（HAMS），是一个完全柔软的皮肤贴附集成触觉接口，包括毫米级变厚度多层膜（TVMDE）致动器，实现了大的平面外驱动。4毫米TVMDE可以产生高达1.36毫米的位移和高达0.21 N的力，同时保持高性能，连续运行超过200，000次。凭借这些柔软稳定的致动器和皮肤粘合剂，HAMS可以无缝、坚固地附着在皮肤上，提供复杂的触觉反馈，感知准确度超过90%。HAMS的可扩展性和可定制性使其能够应用于不同的皮肤表面，并可能覆盖整个身体。此外，HAMS消除了可穿戴触觉设备中常见的刚性组件，并提供额外的感觉，如皮肤上的持续压力，增强了用户在XR环境中的体验。这项工作使HAMS有可能用于XR娱乐和虚拟培训等应用，以及辅助技术，如显示盲文字母和视觉障碍人士的室内导航。
【参考文献】
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adr1765
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