添加触感可以使虚拟现实体验更真实，John A.Rogers的团队开发了轻巧灵活的触感贴片，可将触感直接传递给皮肤，兼具轻薄和节能特性。
一个女人坐在电脑前，与她的小儿子视频聊天，同时她轻轻地在另一个屏幕上轻拍了一个界面。作为响应，孩子背上的无线贴片以与母亲手指相匹配的模式振动，从而使他“感觉”到她的真实的触摸。
这种新的贴片是一种触觉设备，是一种可以远程传递触觉信号的技术。一个常见的例子是游戏控制器，当玩家的虚拟形象受到打击时会振动。一些研究人员认为，此类界面的更高级的、可穿戴的版本将成为使虚拟现实和增强现实体验更加真实的关键。“如果你了解一下当今的VR和AR，你会发现它主要由听觉和视觉通道组成感官体验的主要基础，”美国伊利诺伊州西北大学的物理化学家和材料科学家John A.Rogers说，他的团队帮助开发了新的触觉贴片。“但是我们认为，皮肤本身（触摸感）可以从质量上提升您通过VR可以实现的体验，而音频和视频则无法实现这种提升。”
科学家，技术公司和技术极客们已经试验了可穿戴的触觉设备，通常是配备振动电机的背心或手套。但是，其中很多都需要通过电线来连接沉重的电池组。由于它们的重量，大多数都必须宽松地附着在身体上，而不是牢固地粘附在皮肤上。因此，Rogers和他的同事们开发了仅几毫米厚的振动盘，该振动盘的电量消耗很小。这些执行器（用于使系统运动的设备的术语）需要的电量非常少，因此可以通过NFC近场通信（一种传递少量电量的无线方法）来供电，该方法通常用于开门的ID卡。
“机械执行器所需的电力通常是在移动应用中真正大量、可扩展地使用这些技术的限制因素，”德国萨尔大学的计算机科学家Jürgen Steimle说，他并没有参与新的贴片项目。研究人员“指出，单个执行器所需的功率不到2毫瓦，比以前的设备通常通常所需的功率少了一个数量级。…在我看来，这是一个逐步的改变，因为它允许我们将创造出新型的移动设备，这些设备可以使用电池高效地驱动，或者甚至可以像Rogers团队一样使用无线供电。”
产品看起来就像轻巧柔软的织物状材料补丁，可以像潜水衣一样弯曲和扭曲，并在穿着者的身体移动时保持与穿着者皮肤的直接接触。它由夹在保护性硅胶片之间的电子薄层组成。一层包含为设备供电的NFC技术。这可以激活另一层：执行器阵列，每个执行器都可以单独激活，并调整到不同的振动频率以传递更强或更弱的感觉。这堆比鼠标垫稍薄的电子设备最终形成了粘在皮肤上的贴片。该设备在最近出版的《自然》杂志上有描述。
Rogers指出，该技术的一些要素已经存在于其他设备中，但是他说，他的团队开发的的贴片以一种新的方式将它们结合在一起。“小型执行器、无线控制策略、轻薄，灵活，柔软的结构、与皮肤的柔软，温和的接触、无需电池的操作-这是我们过去从未报道过的一系列技术特性的集合，”他说。“当您将它们全部组合在一起时，最终会得到一个完全不同类型的平台，我认为它将成为一个真正强大的起点，最终您可能拥有具备1000个执行器的全身套装，它们都是同时受到控制，并具有人们实际要使用的尺寸。”
Steimle指出，其他团队已经开发出了更薄的执行器，但是使用了不同的刺激皮肤的方法。物理振动的模块“往往笨重，坚硬，且耗电量大，因为你需要实现机械运动，”他说。“有机械运动的配合，当然能出色地起作用。”
到目前为止，研究人员已经测试了各种形状和大小的贴片原型，以适应身体的各个部位。例如，圆形的贴片放在手背上，而X形的贴片放在背部。在一个演示中，一家人在视频聊天时使用该贴片体验了远程触摸。在另一例演示中，一名下肢截肢者用假肢抓住了一杯啤酒。每个指尖均配备有传感器，该传感器与上臂的贴片进行通信，从而提供有关其机械臂所握住的物体的触觉信息。最终，一个测试对象在玩战斗类游戏时佩戴了多个触觉贴片，因此游戏中化身的四肢所受到的虚拟打击可以传输到他的真实身体的相应部位。
尽管Rogers和他的同事们已经建立了一家新兴公司来潜在地将其设备商业化，但他们说，这并不是他们继续研究的重点。Rogers说，在不久的将来，他们希望可以使贴片更轻、更薄、更灵活。他们还在试验其灵敏度：由于可以调节执行器，使其在皮肤或多或少可以感知到的频率下振动，因此从理论上讲它们可以传递更强或更弱的触感（尽管这将需要更精密的系统来输入信号，可以区分轻柔的抚摸和较粗暴的推动）。Rogers认为，未来版本的触觉贴片可能会产生更多类型的感觉。除了在皮肤上垂直的接触外，它还可以传递缠绕运动或温度变化。
“我认为这项技术的应用空间十分广泛，而且很明显，我们需要这种类型的触觉输出，”Steimle说。他指出，最常见的商用触觉设备是智能手机，它只有两种模式：振动或不振动。“当然，这不是很有说服力，这实际上并没有为我们人类以及我们如何触摸，如何感觉，如何感知周围的世界起到什么帮助，”他说道。“任何有助于我们改善触觉通道、触觉通道的表达能力的东西，都将有助于我们将来实现更高级的计算接口。”
最初发布于2019年11月25日
原文链接：https://www.scientificamerican.com/article/new-virtual-reality-interface-enables-touch-across-long-distances/