香港城市大學(xué)（城大）參與的跨院校研究團(tuán)隊(duì)，成功研發(fā)出一套「皮膚集成的觸覺接口」系統(tǒng)，可幫助義肢用戶感受外在環(huán)境，亦可應(yīng)用于社交媒體及游戲娛樂上。
這套全新以皮膚為媒介的虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和擴(kuò)增現(xiàn)實(shí)（AR）系統(tǒng)，通過緊貼皮膚的無線致動(dòng)器，將能源轉(zhuǎn)換成機(jī)械動(dòng)能，將觸覺刺激傳送到人體。 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「皮膚集成無線觸覺界面的虛擬和擴(kuò)增現(xiàn)實(shí)」。 論文第一作者、城大生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)系助理教授于欣格博士說：「我們的目標(biāo)是研發(fā)出媲美真皮膚的電子皮膚。與市面上同類設(shè)備相比，我們的新系統(tǒng)又輕又薄，可以緊貼皮膚，而且不需要電線和電池�！� 研究團(tuán)隊(duì)采用新的材料、結(jié)構(gòu)、能量傳輸策略和通訊方案，設(shè)計(jì)出這套系統(tǒng)。運(yùn)用精巧的結(jié)構(gòu)力學(xué)設(shè)計(jì)，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(nèi)層，用于包覆功能層，可以緊貼皮膚；由硅膠保護(hù)的功能層，里面有無線控制系統(tǒng)及互相連接的致動(dòng)器；透氣布料外層，可直接結(jié)合到可穿戴衣物上。 于博士說：「提供觸覺震動(dòng)的常規(guī)致動(dòng)器，需要用100毫瓦左右的功率傳輸訊息，但我們以無線射頻（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(jī)械震動(dòng)，解決了無線低功耗能量傳輸?shù)碾y題，顯著提高了這套系統(tǒng)的操作距離。不單可以節(jié)省能源消耗，使用者也免受電線牽絆，更加自由靈活�！� 目前虛擬與擴(kuò)增現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要通過視覺和聽覺刺激來創(chuàng)造體驗(yàn)，但相比眼睛和耳朵，皮膚是人體面積最大的感官系統(tǒng)，因此透過觸覺感應(yīng)外界環(huán)境，效果更好。 這項(xiàng)研究成果不單可應(yīng)用在社交媒體及電子游戲上，亦可幫助義肢使用者透過觸覺感應(yīng)外在環(huán)境，提供反饋，甚至擴(kuò)展到臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用的相關(guān)虛擬場景。 這項(xiàng)研究歷時(shí)兩年，涉及機(jī)械工程學(xué)、材料科學(xué)、生物醫(yī)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：「生物醫(yī)學(xué)工程就是創(chuàng)造出大家以前覺得不可能的發(fā)明，感謝城大生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)系提供科研平臺(tái)，以及系主任孫東教授的大力支持。」 其他研究團(tuán)隊(duì)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。 |
