虚拟现实（VR）和增强现实（AR）是两种技术，分别允许用户沉浸于数字世界或通过计算机生成的滤镜或图像增强周围环境。这两种技术目前已在全球范围内广泛应用，无论是以更具吸引力的方式体验视频游戏和媒体内容，还是改进特定培训并辅助专业人士的日常工作。
迄今为止，VR和AR主要关注用户的视觉和听觉体验，主要从视觉和听觉角度提升数字体验的质量。然而，触觉在很大程度上却被忽视了。
图片来源： 期刊《Nature Electronics》
据外媒报道，成均馆大学（Sungkyunkwan University）、洛桑联邦理工学院（École Polytechnique Fédérale de Lausanne）和伊斯坦布尔理工大学（Istanbul Technical University）的研究人员近期开发出一种新型可穿戴设备，使用户能够逼真地“感受”到与虚拟世界体验相一致的触觉。该设备发表于期刊《Nature Electronics》，是一款受折纸艺术启发而设计的戒指，能够测量用户皮肤上的力，并通过反作用力反馈到手指，从而产生特定的触觉感受。
“可穿戴人机界面能够提供沉浸式、多感官的交互体验，将日常用品转化为用于虚拟现实和增强现实的智能触觉设备，”研究人员Sunju Kang、Mustafa Mete及其同事在论文中写道。“然而，目前具有动觉反馈功能的触觉可穿戴设备的发展仍然受到设备尺寸和重量的限制，这影响了其便携性和舒适性。我们研发的这款触觉戒指重量仅为18克，能够提供三自由度的力传感和反馈。”
用于虚拟现实中逼真触觉的轻便设备
由Kang、Mete及其同事研发的这款轻便戒指，连接在一个受折纸艺术启发而设计的折叠几何结构上。该结构使设备能够高效地检测皮肤上的按压和滑动力，从而产生相应的逼真触觉。
“该系统拥有一个受折纸启发的结构基底，能够高效紧凑地传递力，以及一个柔软的力感应皮肤，可以同时检测剪切力和法向力，”作者写道。“力感应皮肤由拓扑优化的激光图案化层（具有金字塔微结构）和包含四个电阻像素的层组成，这种方法确保了线性灵敏度和快速响应时间。”
该团队新开发的触觉戒指集成了四个传感器，这些传感器在受到按压或弯曲时会改变电阻值；此外，戒指还配备了柔性气动致动器，这些致动器利用气压来移动戒指，从而产生特定的触觉感受。为了追踪用户手指的运动，研究人员使用了喷墨打印的柔性可弯曲传感器。
打造日益逼真的虚拟体验
初步测试表明，这款新型触觉环能够施加三个自由度的力，提供高达6.5牛顿（N）的力反馈。这意味着它可以产生与用户在VR或AR中体验到的触觉感受相一致的、可感知的逼真触觉体验。
未来，由Kang、Mete及其同事开发的这款设备有望得到进一步改进，并应用于各种现实场景，从而提升游戏体验，并应用于专业培训和医疗康复实践。此外，它还可能启发其他类似触觉设备的开发，为打造更加沉浸式和逼真的数字体验铺平道路。
