美“VR皮膚”能傳遞觸覺

近日，美國科學家們開發了一種特殊的“觸感皮膚”，能夠讓人遠隔千里之外，就可感知他人的行為，有如能與世界另一端的親友“握緊手”一樣。戴上這款“觸感皮膚”，或許科幻電影裏的某些場景極有可能變成現實。

來自美國西北大學的研究團隊研發了一種無創、輕便的裝置，可覆蓋於皮膚表面，完美還原人類觸覺。該裝置通過機械振動的方式，實現電子可編程通信以及身體的感覺輸入，可作為虛擬現實(VR)和增強現實(AR)設備，應用於義肢控制、電子遊戲等領域。

“觸感皮膚”系統的人造皮膚由六平方英寸（○點○○三八平方米），薄而柔軟的柔性材料製成，內嵌卅二個微小的振動執行器。每個執行器的頻率和幅度可以獨立調整，以在皮膚上的相應位置產生離散的觸感。“觸感皮膚”裝置最核心的“中層”部分，使用了聚醯亞胺(PI)封裝的銅跡線、各式電子元件以及芯片，這些元件共同構成整個裝置的供電網絡和電力控制系統，且均採用無線控制的方式。電子元件中包含許多致動器，每個致動器重一點四克。麻雀雖小，五臟俱全，致動器供電控制系統的設計卻十分精妙，它能控制裝置整體振動頻率和振動幅度，從而讓“皮膚”產生不同的觸感。

針對本次研究，研究人員將振動設定到了人類皮膚最敏感的頻率。觸感的強度可通過振幅進行微調，通常幾微米的振幅差距，便會造成的不同的觸感強度。經優化設計，該“觸感皮膚”佩戴者的指尖和手上產生觸感的同時，不會感受到發熱效應。另外這項研究先進之處在於，不管是致動器的頻率還是振幅，都可以根據穿戴人員的需求，通過控制系統進行個性化設置。

虛擬現實技術其實就是電腦類比虛擬環境從而給人以環境沉浸感。而“VR皮膚”，顧名思義就是可以讓用戶通過一塊“皮膚”，真實感受到虛擬現實中的虛擬物體的技術。此前許多實現所謂可通信“VR皮膚”的方法，都需要借助緊貼在佩戴者身體上的多組有線電極。這些電極通過產生振動來刺激感官體驗。但事實證明，要找到能產生目標反應的合適電壓和電流，又不給皮膚造成疼痛或電刺激損傷，絕非易事。

研究團隊透過一系列應用，演示了這款“觸感皮膚”的功能。比如，這個系統可以通過社交媒體向心愛的人傳遞觸覺感受，複製手部義肢抓握的物體形狀，還能讓電子遊戲玩家在佩戴時感受到戰鬥類遊戲中的攻擊。

西北大學的研究人員說，“觸感皮膚”可以舒適地黏在皮膚的彎曲表面上，而無需笨重的電池和笨拙的電線。除了為遠距離關係和娛樂增加新的觸感外，該技術還可以為義肢提供感官回饋，並為遠端醫療提供“人性化”的感覺。

研究人員黃永剛說：“我們正在擴大虛擬現實和增強現實的界限和功能，與眼睛和耳朵相比，皮膚是一種相對未開發的感覺介面，可以顯著改善體驗。”

據悉，十五年前，在伊拉克戰爭期間，炸彈在卡車下爆炸，令安德森失去了右前臂。作為兩個孩子的父親，美國陸軍加勒特 · 安德森說：“我的孩子分別是十三歲和十歲，我從來沒有用右臂感覺到他們。我不知道當他們抓住我的右手時會是甚麼感覺。”如今，“觸感皮膚”已幫助安德森將義肢指尖放在上臂後，感受到了實在的感覺。

另一個實例，是一名祖母與她的孫女，她們透過視頻聊天，祖母手臂上戴著“觸感皮膚”，雖與孫女遠隔千里，但她依然可以清晰地感受到孫女靈動活潑的小手在她手上撫過。

觸覺在虛擬現實和增強現實的應用還是剛開發的階段，未來還有無限的可能，雖然如今的技術仍存在一定局限性，但研究團隊對於取得這樣的技術突破表示興奮的。據悉，“觸感皮膚”的成果已在英國《自然》雜誌的一項工程學研究上發佈。

月 比