香港城市大學(xué)（城大）參與的跨院校研究團隊，成功研發(fā)出一套「皮膚集成的觸覺(jué)接口」系統，可幫助義肢用戶(hù)感受外在環(huán)境，亦可應用于社交媒體及游戲娛樂(lè )上。
這套全新以皮膚為媒介的虛擬現實(shí)（VR）和擴增現實(shí)（AR）系統，通過(guò)緊貼皮膚的無(wú)線(xiàn)致動(dòng)器，將能源轉換成機械動(dòng)能，將觸覺(jué)刺激傳送到人體。 研究成果最近于國際知名科學(xué)期刊《自然》發(fā)表，論文題目為「皮膚集成無(wú)線(xiàn)觸覺(jué)界面的虛擬和擴增現實(shí)」。 論文第一作者、城大生物醫學(xué)工程學(xué)系助理教授于欣格博士說(shuō)：「我們的目標是研發(fā)出媲美真皮膚的電子皮膚。與市面上同類(lèi)設備相比，我們的新系統又輕又薄，可以緊貼皮膚，而且不需要電線(xiàn)和電池�！� 研究團隊采用新的材料、結構、能量傳輸策略和通訊方案，設計出這套系統。運用精巧的結構力學(xué)設計，將700余個(gè)功能組件組成厚度小于3毫米的柔韌皮膚器件，不同層面包括：輕薄柔軟且可拉伸的內層，用于包覆功能層，可以緊貼皮膚；由硅膠保護的功能層，里面有無(wú)線(xiàn)控制系統及互相連接的致動(dòng)器；透氣布料外層，可直接結合到可穿戴衣物上。 于博士說(shuō)：「提供觸覺(jué)震動(dòng)的常規致動(dòng)器，需要用100毫瓦左右的功率傳輸訊息，但我們以無(wú)線(xiàn)射頻（RF）供電，只需低于2個(gè)毫瓦的功率便能傳輸訊息，并產(chǎn)生同等的機械震動(dòng)，解決了無(wú)線(xiàn)低功耗能量傳輸的難題，顯著(zhù)提高了這套系統的操作距離。不單可以節省能源消耗，使用者也免受電線(xiàn)牽絆，更加自由靈活�！� 目前虛擬與擴增現實(shí)技術(shù)主要通過(guò)視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)刺激來(lái)創(chuàng )造體驗，但相比眼睛和耳朵，皮膚是人體面積最大的感官系統，因此透過(guò)觸覺(jué)感應外界環(huán)境，效果更好。 這項研究成果不單可應用在社交媒體及電子游戲上，亦可幫助義肢使用者透過(guò)觸覺(jué)感應外在環(huán)境，提供反饋，甚至擴展到臨床醫學(xué)應用的相關(guān)虛擬場(chǎng)景。 這項研究歷時(shí)兩年，涉及機械工程學(xué)、材料科學(xué)、生物醫學(xué)、物理學(xué)和化學(xué)等不同范疇。于博士指出，最大的困難是要將各種技術(shù)合而為一。他說(shuō)：「生物醫學(xué)工程就是創(chuàng )造出大家以前覺(jué)得不可能的發(fā)明，感謝城大生物醫學(xué)工程學(xué)系提供科研平臺，以及系主任孫東教授的大力支持�！� 其他研究團隊成員包括美國西北大學(xué)、伊利諾伊大學(xué)厄巴納－香檳分校、賓夕法尼亞州立大學(xué)、英國布里斯托大學(xué)、清華大學(xué)及山東大學(xué)等高等學(xué)府的學(xué)者。該研究獲得城大、西北大學(xué)、國家自然科學(xué)基金委員會(huì )及美國國家科學(xué)基金會(huì )贊助。 |
