香港城市大学研究员探索采用电刺激方案的触觉反馈手套

　　用触觉反馈增强虚拟体现实验已经成为行业的一个热门话题，但今天的触觉设备通常体积庞大。如果大家有印象，香港城市大学正在联合腾讯开发一款高空间分辨率和快速响应率的超薄可穿戴触觉渲染系统。

　　现在，另一支来自香港城市大学的团队同样开发了一种超薄的可穿戴触觉渲染系统WeTac，而且基本做到了无线效果。研究人员表示：“触觉反馈以及视觉和听觉信息在虚拟现实中具有巨大的潜力，所以我们一直在努力令触觉界面更薄、更软、更紧凑、更无线，这样它就可以像第二张皮肤一样自由使用。”

　　无线、可穿戴、又轻又薄的触觉反馈界面

　　现有的触觉手套主要依靠笨重的泵和空气管道，并通过一束线缆供电和控制。这严重影响了VR和AR用户的沉浸式体验。团队开发的WeTac则希望通过超薄的柔性皮肤集成型无线电活动系统来克服所述缺点。。

　　所述系统包括两个部分：一个微型柔性驱动器单元作为控制面板附接到前臂;一个基于水凝胶的电极贴片作为触觉界面。

　　据介绍，附着于前臂的整个驱动器单元仅重19.2g，体积小(5cm x 5cm x 2.1mm)。它采用蓝牙无线通信和小型可充电锂离子电池。基于水凝胶的电极贴片只有220µm至1mm厚，而且表现出极大的灵活性，可在各种姿势中提供有效的触觉反馈。

　　高像素密度设备提供个性化体验

　　团队认为，电触觉刺激是为用户提供有效虚拟触摸的好方法。然而，由于个人的敏感度不同，不同的用户可能会感受到不同的反馈强度。因此，我们需要相应地定制反馈参数，为所有用户提供通用工具，从而消除当前触觉技术中的另一个主要瓶颈。

　　WeTac允许为单个用户轻松映射阈值电流，并确定手部每个部分的优化参数。基于个性化阈值数据，电活动反馈可以按需在适当的强度范围内传递到手的任何部位，从而避免引起疼痛或感觉太弱。以这种方式，包括空间和时间序列的虚拟触觉信息可以在整个手上忠实地再现。

　　WeTac提供可编程的时空反馈模式，手掌共有32个电活动刺激像素(不单单只是指尖)。电极之间的平均中心到中心距离约为13mm，从而在整个手掌提供广泛的覆盖。

　　设备包含数个内置的安全措施来保护用户免受电击，并且设备的温度保持在27至35.5°C的相对较低范围内，以避免在连续操作期间引起任何热不适。

　　广泛的潜在应用

　　WeTac已成功融入VR和AR场景。凭借微型尺寸、可穿戴和无线形态，以及以灵敏度为导向的反馈策略，WeTac提高了触觉反馈的用户友好度。用户可以在不同的场景中感受虚拟物体，例如在运动训练中抓握网球、触摸仙人掌，或者在AR/VR游戏中体验小鼠在手心奔跑的感觉。

　　团队评论道：“我们相信，这是一个提供虚拟触摸的强大工具，对元宇宙、人机界面(HMI)和其他领域的发展具有启发意义。”

　　值得一提的是，这项研究得到了香港城市大学、香港研究资助局、香港创新及科技基金和中国国家自然科学基金委员会等的资助。