Накладка, надеваемая на кончик пальца, использует плотно упакованные тактильные пиксели, которые обеспечивают быстрые и точные ощущения, имитирующие естественное прикосновение.
Инженеры Северо-Западного университета создали первое тактильное устройство, обеспечивающее чувствительность, сравнимую с тактильными ощущениями человека. Ультратонкое носимое устройство VoxeLite воссоздает тактильные ощущения с чёткостью, сравнимой с тактильными ощущениями кончика пальца человека.
Команда представила его как удобный, интуитивно понятный интерфейс, способный изменить способ использования людьми цифровой среды.
Тактильный зазор сужается
Исследователи уже давно пытаются довести визуальные и аудиосистемы до практически идеальной точности. Сенсорное управление отставало. Большинство устройств по-прежнему полагаются на грубую вибрацию.
Команда Northwestern решила эту проблему, воспроизведя как пространственные, так и временные детали реального прикосновения.
«Осязание — последнее важное чувство, не имеющее настоящего цифрового интерфейса», — сказала Сильвия Тан, возглавлявшая работу.
По её словам, команда хочет, чтобы текстуры и тактильные ощущения были реалистичными. Тан добавила, что устройство остаётся комфортным при длительном использовании, сравнивая его с ношением очков.
Её соавтор Дж. Эдвард Колгейт назвал эту работу важным шагом. «Эта работа представляет собой крупный научный прорыв в области тактильных ощущений, поскольку впервые представлена технология, достигающая „человеческого разрешения“», — сказал он.
Он отметил, что это соответствует пространственным и временным ограничениям сенсорной системы.
Эта область испытывала трудности, поскольку кожа быстро реагирует и различает мельчайшие детали. Низкое временное разрешение создаёт ощущение прерывистости. Низкое пространственное разрешение создаёт ощущение размытости. Многие исследователи избегали решения обеих задач одновременно.
Компания Colgate заявила, что предыдущие тактильные испытания были громоздкими и сложными. VoxeLite весит меньше грамма.
Как работает VoxeLite
Устройство представляет собой сетку из небольших узлов, встроенных в тонкую эластичную латексную пленку. Каждый узел действует как тактильный пиксель. Резиновый купол, проводящий слой и внутренний электрод создают электроадгезию при подаче питания.
Более ранние системы этой же группы использовали электроадгезию для изменения трения на экранах.
VoxeLite развивает эту идею, управляя механическим усилием. Каждый узел захватывает поверхность и наклоняется, оказывая давление на кожу.
Более высокое напряжение увеличивает трение и создаёт ощущения грубости. Более низкое напряжение уменьшает трение, имитируя гладкость поверхностей.
Пользователи проводят устройством по заземленным экранам, чтобы почувствовать эти виртуальные узоры.
Тан исследовала, насколько плотно следует располагать узлы. Она обнаружила, что расстояние менее одного миллиметра объединяет ощущения в одну точку. Более широкое расстояние снижает детализацию.
Оптимальная конструкция соответствует естественной остроте кончиков пальцев. При самой плотной компоновке расстояние между узлами составляет около одного миллиметра. В ходе пользовательского тестирования использовалось расстояние 1,6 миллиметра.
VoxeLite поддерживает два режима. В активном режиме узлы быстро наклоняются, создавая виртуальные текстуры.
Они совершают до 800 движений в секунду, охватывая весь диапазон частот тактильных рецепторов. В ходе тестов участники распознавали сигналы направления с точностью до 87%.
Они также с точностью в 81 процент определили такие ткани, как кожа и вельвет.
В пассивном режиме устройство легко вписывается в повседневное использование. Оно остаётся тонким и мягким, поэтому не блокирует обычные касания. Пользователи могут переключаться между реальным и цифровым взаимодействием, не снимая его.
Команда планирует объединить VoxeLite с телефонами или планшетами. В будущем устройства смогут позволить покупателям ощупывать ткани онлайн или поддерживать тактильные карты для людей с нарушениями зрения.
Тан отметила, что работа выделяется сочетанием пространственного разрешения, временной точности и удобства ношения. Она добавила, что теперь команда изучает, как люди воспринимают эти сигналы.
Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
Sourse: interestingengineering.com
