Для создания реалистичной виртуальной среды важно не только видеть и слышать происходящее, но и ощущать прикосновения. Новый рукав, разработанный исследователями, позволяет сделать это благодаря использованию воздуха вместо традиционных электрических моторов.
Большинство современных систем тактильной обратной связи создают ощущения с помощью массивов вибрационных моторчиков. Регулируя интенсивность, продолжительность и последовательность вибраций, такие устройства имитируют прикосновения, поглаживания или сдавливания.
Однако исследователи предлагают альтернативу: заменить моторы на более легкие, простые и энергоэффективные пневматические эластомерные подушки. Эти пневмоактуаторы воспроизводят ощущения прикосновений за счет надувания, что вызывает давление на кожу.
Чтобы направить давление вниз, актуаторы необходимо ограничивать в расширении по другим направлениям. Это часто требует громоздких экзоскелетов с жесткими элементами, которые направляют движение подушек.
На этом фоне выделяется система Haptiknit, разработанная группой из Стэнфордского университета под руководством профессора Эллисон Окамуры совместно с коллегами из MIT.
Прототип устройства представлен в виде рукава с восемью пневматическими актуаторами, расположенными в два ряда по четыре. Каждая подушка индивидуально надувается и сдувается через тонкий шланг, подключенный к насосу с батарейным питанием, закрепленному на руке.
Основа рукава выполнена из переплетенных нейлоновых и хлопковых волокон. Для размещения актуаторов использовались термопластичные волокна, которые при нагревании плавились, а затем затвердевали, формируя жесткие корпуса. Эти корпуса направляют давление подушек вниз, к коже пользователя.
«Одна из сложностей мягкой робототехники заключается в соединении жестких и мягких элементов — они часто расслаиваются. Но использование термопластичных волокон при вязке позволяет создать плавный переход, поскольку это единое целое», — отмечает Окамура.
Технология была протестирована на 32 добровольцах, которые сравнивали рукав Haptiknit и аналогичную систему с моторизированными актуаторами. Испытуемые точнее определяли местоположение виртуальных касаний с помощью Haptiknit. Также рукав успешно воспроизвел ощущение поглаживания за счет последовательной активации подушек.
Участники эксперимента отметили комфорт и простоту использования устройства, что открывает возможности его применения не только в VR, но и в других областях, таких как обучение, коммуникация, развлечения и даже физическая помощь.
«Это действительно приближает носимые устройства к тому, что люди захотят использовать в повседневной жизни», — добавляет Окамура.
Результаты исследования опубликованы в журнале Science Robotics.
