Ученые разработали новый метод передачи тактильных ощущений непосредственно на кожу человека. Помимо виртуальной реальности и телеприсутствия, технология может быть использована для помощи незрячим людям.
Как это работает?
В 2019 году команда из Северо-Западного университета разработала прототип устройства, известного как "эпидермальный VR-патч". Это тонкая, мягкая, гибкая и слегка липкая эластомерная мембрана, содержащая массив беспроводных дискообразных электронных актуаторов. При прикреплении 15-сантиметрового патча к коже актуаторы можно индивидуально активировать для вибрации, воспроизводя ощущение легкого прикосновения по определенному образцу.
Теперь та же команда представила новый прототип патча, который был существенно доработан. Патч, питаемый от батареи, состоит из 19 магнитных актуаторов, заключенных в тонкую, гибкую силиконовую сетчатую мембрану. Эти беспроводно активируемые актуаторы все еще способны вибрировать, но они также могут вращаться, создавая горизонтальное натяжение на коже, а также двигаться вверх и вниз, оказывая и снимая вертикальное давление на кожу.
Важно отметить, что актуаторы имеют бистабильную конструкцию, что означает, что они могут оставаться в одном из двух положений без потребления энергии. Когда они опускаются, они фиксируются в этом положении, поддерживая давление на кожу без использования электричества. Когда для их разблокировки используется небольшое количество электричества, накопленная в растянутой коже упругая энергия высвобождается, толкая их обратно вверх. Затем они остаются наверху самостоятельно, не используя электричество.
Благодаря этому один заряд батареи патча обеспечивает гораздо более длительное время работы, чем было бы возможно в противном случае.
Зачем это нужно?
Самое очевидное применение для патча - виртуальная реальность. Технология может быть использована в VR-системах, позволяя пользователям фактически ощущать прикосновение к поверхностям или существам в виртуальных средах.
Также технология может передавать прикосновения между двумя удаленно расположенными пользователями или передавать ощущение прикосновения от протезной руки к остаточной культе пользователя, позволяя человеку чувствовать, к чему прикасается рука.
Тем не менее, команда Роджерса экспериментировала и с другим потенциальным применением. Так, испытуемые носили патч с завязанными глазами, пытаясь обойти различные препятствия, находившиеся на их пути. Хотя люди не могли видеть эти препятствия, предметы обнаруживались лазерным сенсором на смартфоне, который был связан с патчем через Bluetooth.
Таким образом, патч предупреждал добровольцев о местоположении препятствий, первоначально оказывая легкое давление на левую или правую сторону соответственно. Если человек продолжал двигаться к препятствию вместо того, чтобы его избегать, давление становилось более интенсивным и перемещалось к середине патча.
"Система может поддерживать базовую версию "зрения" в форме тактильных паттернов, доставляемых на поверхность кожи на основе данных, собранных с помощью функции 3D-изображения (LiDAR), доступной на смартфонах. Такая "сенсорная замена" обеспечивает примитивное, но функционально значимое ощущение окружающей среды без использования зрения - способность, полезная для людей с нарушениями зрения”, - говорит профессор Джона А. Роджерс, автор разработки.
Описание технологии опубликовано в журнале Nature.
