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VR/AR/MR初創企業

城大開發「皮膚觸覺介面」  探索 VR 觸感技術 

以 VR 和 AR 等提供虛擬體驗的技術日益普及,不過普遍的着眼點都在視覺方面的體驗,而城大有份參與的研究團隊最近就開發出可以整合於皮膚的觸覺介面,將虛擬感官體驗擴展到觸感層面。

跨國團隊突破皮膚觸覺介面技術

由城大參與的跨院校研究團隊所開發的「皮膚觸覺介面」系統,結合材料、結構、能量傳輸策略和通訊方面的技術,將超過 700 個功能組件放置於厚度小於 3 毫米的柔韌皮膚器件上,其中包括柔軟內層、無線控制系統、驅動器(Actuator)、透氣外層等。

這個裝置除了可以舒適地緊貼皮膚之外,亦無須另外供電,穿戴者可以透過裝置獲得互動的觸感回饋,同時不需要受到電線和電池等物件的拘束。

除城大之外,其他研究團隊成員包括美國西北大學、伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校、賓夕法尼亞州立大學、英國布里斯托大學、清華大學及山東大學等高等學府的學者。

▲ 矽膠保護的功能層,裏面有無線控制系統及互相連接的驅動器;透氣布料外層,可直接結合到可穿戴衣物上。(照片由受訪者提供)

觸感技術在 VR 發展中相對遲緩

城大生物醫學工程學系助理教授于欣格博士接受 unwire.pro 訪問時表示,當提到 VR 發展的時候,大衆很自然會想起眼鏡和聲音等裝置。但他不認為觸感方面的發展比較遲緩,現時已經有很多相關研究,但一直未廣為人知及應用。這是因為與紡織相關的裝置市場較小,很多時候只是為例如視障人士等開發,故關注度不大。

另外以往技術的能源消耗問題也影響了普及的進度。如果是視覺 VR 的話,可能只需要利用手提電話及三維眼鏡把影像轉化成三維,不需要額外的電源,但對於觸感技術,就需要相對較高的能源驅動。在體積細小的裝置中不容易提供這樣的環境。

▲城大生物醫學工程學系助理教授于欣格博士(左)、研發團隊成員謝兆謙博士(中)認為解決了供電問題,可著及人造皮膚的應用。

解決供電問題提升自由度

過往亦有相似的可穿戴物料出現,今次研究著力解決電源問題,希望可以令到這技術能夠普及。其研究成果利用無線傳輸能量,讓裝置無須連接電池或有線電源,並以無線射頻(RF)供電,只須更低功率便能傳輸數據,並產生同等的機械震動,解決了無線低功耗能量傳輸的難題。

研發團隊成員謝兆謙博士解釋指,無線能量傳輸對其工作距離與現實中的應用是非常重要,傳統的致動器可能需要大於 100 毫瓦的功率傳輸訊息才能令人體感受到刺激,但是經過研究改善之後,現在大概只需要 1.75 毫瓦的功率便能對人體產生相對的刺激,大大提高了可操控性。

▲  人造皮膚內安裝了提供觸覺震動的常規驅動器。(照片由受訪者提供)

應用範疇不只 VR 遊戲

新技術可以應用的範疇不少,二人表示,在研究時最初的方向是向著遊戲發展,但是隨著研究繼續,他們發現可以應用的範疇不止是遊戲,也有例如社交媒體等範疇。他們在科學期刊《自然》上的論文亦提及一個應用方式,假設孫女與祖母在網上聊天,如果祖母戴上裝置,就能感受到孫女觸摸她的感覺。

另一應用就是比較臨床的應用,與生物醫學工程部門有關,當截肢者戴上我們稱之表皮 VR(epidermal VR)在截肢手臂終端,他能感受到機械手觸摸東西的感覺例如形狀觸感等效果,不久亦能研發出可感受溫度。他們相信在將來會做到例如形狀觸感等效果。于博士亦指出,另外一個更遠大的應用方向,就是運用於訓練醫生進行外科手術。他們可以透過人造皮膚連上人工智能,令到醫生可以重覆練習,亦可即時了解到病者的反應。

▲ 只要把表皮 VR(epidermal VR)貼在截肢的終端上,連上機械手就能讓用家感受到物件的形狀。(照片由受訪者提供)

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Antony Shum

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