Он усеян крошечными точками, которые вибрируют, имитируя ощущение реальных текстур
Телефоны, планшеты и другие электронные устройства отображают реалистичные изображения и воспроизводят реалистичные звуки. Что дальше? Возможно, создание ощущения реальности виртуальных объектов.
Новое устройство, которое можно носить на кончике пальца, как пластырь, — это шаг в этом направлении. Оно предназначено для воспроизведения ощущения прикосновения.
В ходе первых тестов добровольцы, носившие это устройство, могли идентифицировать образцы виртуальных вмятин на гладких поверхностях для тестирования. Они также могли определить разницу между шероховатыми и гладкими виртуальными тканями.По словам разработчиков, это первая технология, которая позволяет кончикам пальцев ощущать виртуальные текстуры с той же скоростью и детализацией, что и при прикосновении к реальным объектам. В конце прошлого года они описали это устройство под названием VoxeLite в журнале Science Advances.
VoxeLite — это пример тактильной технологии, то есть технологии, связанной с прикосновениями. Сегодня тактильная обратная связь на персональных устройствах в основном ограничивается простыми вибрациями. Но в будущем тактильные технологии могут добавить реалистичных сенсорных функций, говорит Тхань Нхо До. Этот ученый-материаловед работает в Университете Нового Южного Уэльса в Сиднее, Австралия. Он не принимал участия в создании VoxeLite, но он разрабатывает тактильные устройства в своей собственной лаборатории.
В будущих версиях “пользователи смогут изучать свойства материалов одежды” при совершении покупок в Интернете, предполагает До. Например, перед покупкой новой толстовки с капюшоном можно было бы пощупать, какая она мягкая.
По словам Сильвии Тан, однажды такие технологии могут также помочь незрячим людям читать сообщения или карты на телефоне. Специалист по материаловедению и аспирант Северо-Западного университета в Эванстоне, штат Иллинойс, она руководила разработкой VoxeLite.По словам Тан, устройство еще не готово к широкому использованию. “Предстоит проделать еще много работы”. Но она считает, что работа того стоит. “Прикосновение играет фундаментальную роль в том, как мы взаимодействуем с миром”, — говорит Тан. “И все же это остается одним из наименее оцифрованных органов чувств”.
Крошечные пиксели осязания
Инженеры и материаловеды создали множество типов тактильных устройств. Некоторые, например, Do, создали перчатки с крошечными вибрирующими деталями. Другие использовали маленькие моторчики, которые жужжат на кончиках пальцев. Третьи разработали мягкое покрытие, похожее на кожу, которое принимает форму на коже пользователя, чтобы соответствовать текстуре поверхности.По словам Тан, многие из более ранних устройств работали слишком медленно, чтобы выглядеть реалистично. Другие не могли добиться детализации многих текстур. По ее словам, новое устройство обеспечивает и то, и другое.Вокселит — это эластичный латекс толщиной с лист бумаги. Он оборачивается вокруг пальца пользователя, как бинт. В него встроена квадратная сетка из крошечных полусфер, называемых узлами. Они соединены проводами. Каждым узлом можно управлять независимо. Плоская сторона каждого из них прилегает к подушечке пальца пользователя.
Тан и ее команда создали устройства с этими узлами в 4×4 сетках, 6×6 сетках и 8×8 сетках. По ее словам, задача состояла в том, чтобы расположить узлы достаточно близко друг к другу, чтобы они могли имитировать мелкие детали текстуры, но в то же время достаточно далеко друг от друга, чтобы ваш мозг распознал их как разные узлы.
В версии устройства, протестированной добровольцами, узлы были их центры расположены на расстоянии 1,6 миллиметра (0,06 дюйма) друг от друга. По словам Тана, такая плотность сетки позволяет устройству убедительно имитировать ощущения материалов на коже.
Текущий прототип начинает работать, когда кто-то проводит пальцем по гладкой поверхности, способной проводить электричество. При движении пальца узлы воспринимают электрические сигналы в виде напряжения. Это напряжение приводит к разнице в электрическом заряде между каждым узлом и поверхностью. И эта разница в заряде приводит к трению.Трение заставляет узел наклоняться определенным образом, вдавливая плоскую часть купола в кожу человека. Более высокое напряжение приводит к усилению трения, которое имитирует шероховатую поверхность. Меньшее напряжение создает меньшее трение и делает работу более плавной.
Узлы могут меняться быстро — до 800 раз в секунду — по мере того, как кто-то двигает пальцем. Это связано с тем, что во многих предыдущих устройствах использовались миниатюрные двигатели, а в VoxeLite вместо этого используются быстро меняющиеся заряды. Эти изменения создают вибрацию на коже. Все узлы, вибрирующие и наклоняющиеся определенным образом, создают дополнительные ощущения.
У вас есть научный вопрос? Мы можем помочь!
Отправьте свой вопрос здесь, и мы, возможно, ответим на него в следующем выпуске Science News Explorers
Щекотливый-feely
В ходе тестов людей, носящих VoxeLite, сначала просили определить, какие направления представлены узорами на узлах. Это были направления вправо, влево, вперед, назад или по кругу. Узлы, расположенные ближе всего к кончику пальца, могли наклоняться сильнее всего, направляя человека в этом направлении. Или узлы слева могут врезаться в кожу, сигнализируя о том, что они ушли влево.
Затем пользователей попросили сопоставить ощущения, которые они испытывали, с текстурами реальных материалов, таких как кожа и вельвет.Добровольцы правильно определяли направление в 87 процентах случаев. В 81 проценте случаев они правильно сопоставляли виртуальные текстуры с реальными материалами.По словам До, новое устройство может имитировать более тонкие текстуры, чем другие тактильные устройства. Но для работы, отмечает он, устройство, надеваемое на палец, должно касаться проводящей (и электрически заземленной) поверхности. Большинство предметов не проводят электричество. “В результате устройство не может работать с большинством повседневных предметов”, — говорит он. К ним относятся сенсорные экраны современных смартфонов и компьютеров. Они действительно проводят электричество. Однако их защитные слои из стекла или пластика не позволяют новому устройству работать с ними, отмечает Тан.На создание последней версии VoxeLite ушло около двух лет работы, и разработчики продолжают ее совершенствовать. Тан надеется, что это позволит ей лучше понять, как люди воспринимают прикосновения. Она также хочет уменьшить размер приложения. Несмотря на то, что само устройство помещается на кончике пальца, оно подключено проводами к гораздо большей схеме на ее столе.
Со временем она надеется, что другие люди улучшат ее работу, разработав более совершенные тактильные инструменты. Она говорит, что ей “не терпится узнать, где другие могут найти этот новый тип тактильной информации наиболее полезным”.
