Почему это важно
Тонкое и гибкое устройство мягко прилегает к коже, обеспечивая более реалистичные сенсорные ощущения. Хотя новое устройство, очевидно, подходит для игр и виртуальной реальности (VR), исследователи также предполагают применение в здравоохранении. Например, устройство может помочь людям с нарушениями зрения «почувствовать» окружающее или дать обратную связь людям с протезами конечностей.
Создание «эпидермальной виртуальной реальности»
Устройство является последним достижением в области носимых технологий от пионера биоэлектроники Северо-Западного университета Джона А. Роджерса. Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, основано на работе, опубликованной в 2019 году, в которой его команда представила «эпидермальную виртуальную реальность», систему с интерфейсом кожи, которая передает прикосновение через массив миниатюрных вибрационных приводов на больших участках кожи с быстрым беспроводным управлением.
«Наши новые миниатюрные приводы гораздо более эффективны, чем простые «зуммеры», которые мы использовали в качестве демонстрационных средств передачи информации в нашей первоначальной статье 2019 года», – сказал Роджерс. «В частности, эти крошечные устройства могут обеспечивать постоянное усилие без непрерывного приложения энергии. Дополнительная версия позволяет тем же приводам обеспечивать мягкое скручивающее движение на поверхности кожи, дополняя способность передавать вертикальное усилие, добавляя реалистичности ощущениям».
Устройство может помочь людям с нарушениями зрения «почувствовать» окружающее или дать обратную связь людям с протезами конечностей.
Роджерс является профессором материаловедения и инженерии, биомедицинской инженерии и неврологической хирургии Луиса А. Симпсона и Кимберли Куэрри, работающим в Инженерной школе Маккормика Северо-Западного университета и Медицинской школе Файнберга Северо-Западного университета. Он также руководит Институтом биоэлектроники Куэрри Симпсона.
Роджерс руководил работой вместе с Юнганом Хуангом из Северо-Западного университета, профессором машиностроения Яна и Марсии Ахенбах в Маккормике; Ханцин Цзян из Университета Уэстлейк в Китае; и Чжаоцянь Се из Даляньского технологического университета в Китае. Команда Цзяна построила небольшие модифицирующие структуры, необходимые для выполнения скручивающих движений.
Использование энергии, накопленной кожей
Новое устройство включает в себя шестиугольную решетку из 19 небольших магнитных приводов, заключенных в тонкую, гибкую силиконовую сетку. Каждый привод может выдавать различные воздействия, включая давление, вибрацию и скручивание. Используя технологию Bluetooth в смартфоне, устройство получает данные об окружении человека для перевода в тактильную обратную связь – заменяя одно ощущение (например, зрение) на другое (осязание).
Несмотря на то, что устройство работает от небольшой батареи, оно экономит энергию за счет продуманной «бистабильной» конструкции. Это означает, что оно может оставаться в двух стабильных положениях без необходимости постоянного расхода энергии. Когда исполнительные механизмы нажимают на кожу, накапливается энергия в коже и во внутренней структуре устройства. Благодаря этому, когда приводы отталкиваются вверх, устройство использует небольшое количество энергии. Таким образом, устройство использует энергию только тогда, когда приводы меняют положение. Благодаря такой энергоэффективной конструкции устройство может работать в течение более длительных периодов времени на одном заряде аккумулятора.
