Nature Electronics | 触觉与可穿戴技术:弥合数字与物理世界的鸿沟

文摘   2024-12-22 08:00   广东  
2024.12.20. 新加坡国立大学研究团队在《Nature Electronics上发表文章 “Bridging the digital–physical divide using haptic and wearable technologies”,使用触觉和可穿戴技术弥合数字与物理鸿沟

宇宙可以提供一个融合数字和物理现实的沉浸式环境。然而,这将需要适当的触觉反馈和可穿戴技术
本文探索触觉和可穿戴技术的发展,这些技术可用于弥合数字与物理鸿沟,并构建更加真实和身临其境的虚拟世界。研究触觉技术的机制和可以复制触觉的触觉设备,并研究可通过人工智能集成提供运动跟踪的可穿戴技术的发展。强调此类技术在娱乐、商业、教育、培训和医疗保健领域的潜在应用,同时考虑该领域面临的伦理和技术挑战。
  • 电磁平台:如线性谐振和偏心旋转质量执行器用于振动反馈,电磁电机可提供多种触觉刺激,响应快且力和位置控制精确,但体积大、功耗高。

  • 气动平台:利用空气泵和阀门调节气压产生触觉刺激,末端执行器柔软、轻便、高分辨率,适用于可穿戴设备,但体积和噪音问题限制了其便携性。

  • 超声平台:通过调制超声换能器阵列产生可感知的焦点,实现非接触式触觉反馈,不影响皮肤自然触感,但感知强度和范围受能量衰减限制。
  • 机电平台:如压电、介电弹性体和静电执行器,能提供快速可逆的变形刺激,产生触觉反馈,末端执行器轻巧紧凑,但高工作电压存在安全隐患且驱动电子设备小型化困难。
  • 电动平台:基于电渗泵原理,通过电场驱动离子流体形成微泵,可提供高分辨率的触觉刺激,体积小、响应快,但产生的力反馈有限。
  • 形状记忆合金平台:形状记忆合金在温度变化时可恢复形状,适用于可穿戴设备的触觉反馈,灵活性高、无噪音、重量轻,但冷却延迟限制了其应用场景。
  • 电刺激平台:通过皮肤电极直接刺激机械感受器,可实现压力到振动的感觉转变,但需精确校准和监测参数以避免不适。
  • 热反馈平台:包括焦耳热、珀尔帖器件和流体热传递等方法,用于提供温暖或寒冷的感觉,但现有技术存在刚性、体积大或延迟等问题。

触觉和可穿戴传感技术


触觉和可穿戴设备在虚拟世界中的应用


文章链接
https://doi.org/10.1038/s41928-024-01325-7
Qi, J., Yu, L., Khoo, E.T. et al. Bridging the digital–physical divide using haptic and wearable technologies. Nat Electron 7, 1098–1110 (2024). https://doi.org/10.1038/s41928-024-01325-7

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