Инженеры представили ультратонкий патч для ощущения виртуальных текстур
Инженеры Северо-Западного университета создали первое тактильное устройство, достигающее разрешающей способности человеческого осязания. Ультратонкое носимое устройство под названием VoxeLite воссоздает тактильные ощущения с точностью, соответствующей чувствительности кончика пальца человека. Разработка представляет собой удобный интерфейс, облегающий кончик пальца, и может изменить способ взаимодействия людей с цифровыми средами.
Исследователи давно довели визуальные и аудиосистемы до почти идеальной точности, однако с осязанием подобного прогресса достигнуто не было. Большинство устройств по-прежнему полагаются на грубую вибрацию. Команда из Северо-Западного университета решила эту проблему, воспроизведя как пространственную, так и временную детализацию реального прикосновения. «Осязание — это последний из основных органов чувств, для которого не существует подлинного цифрового интерфейса», — заявила Сильвия Тан, руководившая работой. Она отметила, что команда стремится к тому, чтобы текстуры и тактильные ощущения казались реальными, а устройство оставалось комфортным при длительном использовании.
Соавтор работы Дж. Эдвард Колгейт охарактеризовал разработку как крупный прорыв. По его словам, эта работа представляет собой крупный научный прорыв в области тактильных технологий, поскольку впервые представлена технология, достигающая «человеческого разрешения». Он отметил, что она соответствует пространственным и временным пределам сенсорной системы человека. Решение этой задачи было сложным, поскольку кожа быстро реагирует и различает мельчайшие детали.
Устройство VoxeLite использует сеть из небольших узлов, встроенных в тонкий эластичный латексный лист. Каждый узел действует как тактильный пиксель. Резиновый купол, проводящий слой и внутренний электрод создают электроадгезию при подаче питания. В отличие от более ранних систем, которые изменяли трение на экранах, VoxeLite управляет механической силой. Каждый узел сцепляется с поверхностью и наклоняется, чтобы оказать давление на кожу. Более высокое напряжение увеличивает трение и создает ощущение шероховатости, а более низкое напряжение уменьшает трение, имитируя гладкие поверхности. Пользователи проводят устройством по экранам со специальным проводящим покрытием, чтобы ощутить эти виртуальные узоры.
Устройство поддерживает два режима работы. В активном режиме узлы быстро наклоняются для генерации виртуальных текстур. Они движутся до 800 раз в секунду, покрывая весь частотный диапазон тактильных рецепторов. В ходе тестов участники распознавали направляющие сигналы с точностью до 87 процентов и идентифицировали ткани, такие как кожа и вельвет, с точностью 81 процент. В пассивном режиме устройство органично вписывается в повседневное использование, оставаясь тонким и мягким, поэтому не блокирует обычное осязание, позволяя переключаться между реальным и цифровым взаимодействием без его снятия.
Команда разработчиков представляет интеграцию VoxeLite с телефонами и планшетами. В будущем такие устройства могли бы позволить покупателям ощупывать ткани онлайн или обеспечить тактильные карты для людей с нарушениями зрения. Сильвия Тан подчеркнула, что работа выделяется сочетанием пространственного разрешения, временной точности и удобства ношения.
Исследование в журнале Science Advances.