在教育、醫(yī)療保健、零售、機器人和制造業(yè)等領域，虛擬交互的熱度正在迅速攀升。通過虛擬交互，人們能以低成本、高可達性和非接觸方式真實再現(xiàn)觸覺感知。要想實現(xiàn)高度沉浸式的觸覺交互體驗，需要一個能與皮膚集成、無束縛且高分辨率的觸覺感知設備，用于收集并產生觸覺刺激。然而，現(xiàn)有的觸覺傳感器和執(zhí)行器在尺寸、柔性和分辨率等方面存在不足之處，限制了復雜觸覺交互和沉浸式用戶體驗的再現(xiàn)。

據(jù)麥姆斯咨詢報道，近日，韓國電子與電信研究所(ETRI)、韓國科學技術聯(lián)合大學院大學(UST)、韓國科學技術院(KAIST)的研究人員共同開發(fā)出一種新型超靈活的遠程觸覺系統(tǒng)，該系統(tǒng)由超柔性雙峰(UFB)觸覺傳感器和柔性亞毫米級觸覺執(zhí)行器陣列組成，可與人體皮膚集成且無束縛，能夠采集并再現(xiàn)具有1.8 mm高空間分辨率的觸覺刺激模式，可用于人體皮膚遠程通信。

電子和電信研究所 (ETRI) 開發(fā)了一種遠程觸覺設備，它可以像貼紙一樣貼在指尖上，實時遠程傳輸觸覺。它有望通過超小型化以世界一流的性能和可用性為虛擬世界和真實的觸覺體驗增添沉浸感。

這項技術發(fā)表在npj Flexible Electronics上。

該技術使用觸感和質感的獨特振動模式。通過觸覺收集傳感器和觸覺再現(xiàn)執(zhí)行器，人們可以在不接觸現(xiàn)實物體的情況下虛擬地感受到紋理。

繼去年 4 月公開觸覺技術后，ETRI 成功將該技術推進到可以像貼紙一樣貼在手指上的形式。

解決了現(xiàn)有觸覺再現(xiàn)設備體積大、性能低的問題。對于高度身臨其境的用戶體驗，精確的觸覺和紋理再現(xiàn)、足夠薄以貼合皮膚是必不可少的。

研究團隊使用自主研發(fā)的壓電元件和超薄柔性基板，將小于1mm的微型傳感器和執(zhí)行器精確集成在基板上。基材薄且可彎曲，厚度為人發(fā)的1/20 (約4μm)，適合貼合皮膚。

高分辨率復合傳感器以 1.8 毫米的間隔精細構造，可以在 1 ~ 1,000 赫茲 (Hz) 的寬頻率范圍內感受觸覺模式。它通過同時測量緩慢變化的壓力(靜態(tài)壓力)和快速變化的壓力(動態(tài)壓力)展示了世界一流的性能。

特別是，這項成果可以測量和再現(xiàn)棉、滌綸和氨綸等材料，以及字母表面凸起的形狀和塑料棒在指尖滾動的動感。這是因為高分辨率傳感器可以識別每個位置的細微差別觸覺模式。

ETRI 開發(fā)的皮膚附著遠程觸覺技術可以使用藍牙通信在最遠 15 米的距離內實時再現(xiàn)觸覺。特別是，傳輸觸覺/紋理數(shù)據(jù)信號時的延遲時間僅為 1.55 毫秒 (ms)，并且采集和再現(xiàn)的信號匹配度約為 97%。這消除了信號傳輸中的任何尷尬。

研究團隊表示，這項技術是將超薄高柔性基板、靜態(tài)/動態(tài)高分辨率復合壓力傳感器集成在一起的結果;大功率、超小型壓電致動器，壓電傳感器/致動器的信號處理與驅動，復合觸覺/紋理數(shù)據(jù)控制，無線通信聯(lián)動技術。

ETRI 智能傳感器研究部首席研究員 Hye Jin Kim 說：“通過可以貼在皮膚上的輕便靈活的皮膚觸覺再現(xiàn)設備，我們在為開發(fā)高度沉浸式虛擬/增強現(xiàn)實內容?！?

研究團隊表示，在未來，他們計劃創(chuàng)新地提升壓電元件的性能和外形尺寸，通過結合振動和各種觸覺刺激，創(chuàng)造出符合現(xiàn)實的復雜觸覺和質感水平。

此外，他們計劃通過進一步升級壓電元件和結構的設計來提高輸出性能并增加熱感和冷感，從而實現(xiàn)更逼真的復雜傳感器和執(zhí)行器。

無線遠程觸覺系統(tǒng)的演示

該高分辨率、超靈活的遠程觸覺系統(tǒng)，使人們能夠在遠距離內獲得身臨其境的物理體驗，豐富了增強現(xiàn)實/虛擬現(xiàn)實(AR/VR)等虛擬環(huán)境中的真實感，有望為基于觸覺的人機交互開辟一條新的道路。