오늘날 대부분의 햅틱 인터페이스는 간단한 진동으로 제한됩니다. 시각적 디스플레이와 오디오 시스템은 계속 발전했지만 우리의 터치 감각을 사용하는 사람들은 크게 정체되었습니다. 이제 연구원들은 더 복잡한 햅틱 시스템을 개발했습니다. 촉각 피드백. 윙윙 거리는 것 외에도이 장치는 더 현실적인 경험을 위해 꼬집기, 스트레칭 및 두드리는 것과 같은 감각을 시뮬레이션합니다.
“터치의 감각은 다른 개인과 가질 수있는 가장 개인적인 연결입니다.”라고 말합니다. 존 로저스일리노이 주 에반 스턴에있는 노스 웨스턴 대학교 (Northwestern University)의 교수는이 프로젝트를 이끌었습니다. “정말 중요하지만 오디오 나 비디오보다 훨씬 어렵습니다.”
Rogers와 공동으로 Yonggang Huang또한 노스 웨스턴의 교수, 작품 의료 응용 프로그램을 위해 주로 준비되어 있습니다. 그러나이 기술은 가상 또는 증강 현실 온라인 쇼핑하는 동안 의류 직물이나 다른 품목의 질감을 느낄 수있는 능력. 연구 출판되었습니다 저널에서 과학 3 월 27 일.
미묘한 터치 감각
오늘날의 햅틱 인터페이스는 대부분 진동에 의존합니다 액추에이터구성이 상당히 간단합니다. Rogers는“이것은 시작하기에 좋은 곳입니다. 그러나 진동을 넘어서는 것은 실제 상호 작용의 생동감을 기술에 추가하는 데 도움이 될 수 있다고 덧붙였다.
이러한 유형의 상호 작용은 피부 표면에 수직으로 지시 된 두 정상 힘과 피부와 평행 한 전단력의 조합을 포함하는보다 정교화 된 기계적 힘을 필요로합니다. Rogers에 따르면 진동이나 압력을 가한 압력을 통한 힘은 피부에 수직으로 지시 된 힘이 햅틱 디자인의 주요 초점이었다. 그러나 이것들은 우리 피부에 내장 된 많은 수용체를 완전히 관여 시키지는 않습니다.
연구원들은“매우 오래된 물리학”으로 달성 한 모든 운동의 자유를 제공하는 액추에이터를 구축하는 것을 목표로했다고 Rogers는 말합니다. 전자기. 장치의 기본 설계는 3 개의 중첩 구리 코일과 작은 자석으로 구성됩니다. 코일을 통한 전류는 자기장을 생성하여 자석을 움직여 피부에 힘을 줄입니다.
“우리가 합한 것은 엔지니어링 구체 예입니다 [of the physics] Rogers는 매우 간단한 힘 전달 시스템을 제공하고 방향, 진폭 및 시간적 특성의 완전한 프로그래밍 가능성을 제공합니다.”라고 Rogers는 말합니다.보다 정교한 설정을 위해 연구원들은 또한 북쪽과 남쪽 방향의 다양한 방향을 가진 4 개의 자석 컬렉션을 사용하는 버전을 개발했습니다.
손가락 끝 또는 어디서나 햅틱
손가락 끝이 매우 민감하기 때문에이 응용 프로그램에는 소규모 힘 만 필요합니다. John A. Rogers/Northwestern University
햅틱의 이전 작품의 대부분은 손가락 끝과 손에 초점을 맞추었지만,이 장치는 등, 가슴 또는 팔을 포함하여 신체의 다른 곳에 배치 될 수 있습니다. 그러나 이러한 응용 프로그램마다 요구 사항이 다를 수 있습니다. 뒷면과 같은 장소와 비교할 때 손가락 끝은 필요한 힘과 수용체의 공간 밀도 측면에서 매우 민감합니다.
Rogers는“손가락 끝은 밀도 측면에서 가장 도전적 일 것입니다. 그러나 전달해야 할 힘의 관점에서 가장 쉽습니다. 다른 사용 사례의 경우, 충분한 전력을 제공하는 것은 도전이 될 수 있다고 그는 인정했다.
가능한 힘은 코일의 크기에 의해 제한 될 수 있다고 말한다. 그레고리 게링버지니아 대학교 (University of Virginia University)의 시스템 엔지니어링 교수이자 전 IEEE 기술위원회의 회장. 코일 크기는 당신이 생성 할 수있는 힘의 양을 지시하며, 특정 시점에서는 장치를 착용 할 수 없습니다. 그러나 그는 VR 응용 프로그램에 충분하다고 생각합니다.
IEEE 선임 회원 인 Gerling은 여러 방향으로 자기를 사용하는 것이 흥미 롭습니다. 유압 또는 공기압을 기반으로하는 다른 접근법과 비교할 때이 시스템은 펌핑 유체 나 가스가 필요하지 않습니다. Gerling은“당신은 일종의 풀릴 수 있습니다. “전반적으로, 그것은 매우 흥미롭고 새로운 장치이며 아마도 분야를 약간 새로운 방향으로 가져갈 수 있습니다.”
VR, 신경 병증 등의 응용
Rogers는이 장치의 가장 명확한 적용은 아마도 가상 또는 증강 현실에있을 것입니다. 이러한 환경은 이제 매우 정교한 오디오 및 비디오 입력을 가지고 있습니다.“그러나 그 경험의 촉각 구성 요소는 여전히 진행중인 작업입니다.”라고 그는 말합니다.
그러나 그들의 실험실은 주로 신체의 일부에서 감각을 잃은 환자를위한 감각 대체를 포함하여 의료 응용에 중점을 둡니다. 복잡한 햅틱 인터페이스는 신체의 다른 부분에서 감각을 재현 할 수 있습니다.
예를 들어, 당뇨병 성 신경 병증 환자의 신경 손상은 발을 보지 않고 걷기가 어렵습니다. 실험실은 이들 환자의 신발 기저부에 압력 센서를 배치 한 다음, 위 허벅지에 장착 된 햅틱 어레이를 사용하여 압력 패턴을 재현하여 여전히 감각이 있습니다. 연구원들은 함께 일하고 있습니다 시카고의 재활 시설 주로이 인구와 접근 방식을 테스트합니다.
Rogers는 이러한 의료 응용 프로그램을 계속 개발하는 것이 앞으로 나아갈 것이라고 말합니다. 엔지니어링 측면에서, 그는 액추에이터를 추가로 소형화하여 손가락 끝과 같은 신체 영역에서 조밀 한 배열을 가능하게합니다.
음악을 느낍니다
또한 연구원들은이 장치를 사용하여 음악 공연에 대한 참여를 높일 가능성을 탐구했습니다. 베이스 라인의 진동을 느끼는 것 외에도 공연은 일반적으로 시력과 소리에 의존합니다. 촉각 요소를 추가하면 더 몰입감있는 경험을 할 수 있거나 청각 장애가있는 사람들이 음악에 참여할 수 있습니다.
현재의 기술을 사용하면 기본 진동 액추에이터가 재생되는 음표와 일치하도록 진동 주파수를 변경할 수 있습니다. 이것은 간단한 멜로디를 전달할 수 있지만 다른 악기와 음악적 구성 요소의 풍부함이 부족합니다.
연구원들의 완전한 모션 액추에이터는보다 생생한 사운드를 전달할 수 있습니다. 예를 들어, 음성, 기타 및 드럼은 각각 특정 힘의 전달 메커니즘으로 변환 될 수 있습니다. 진동만으로도 각 힘의 빈도는 음악과 일치하도록 변조 될 수 있습니다. 로저스는 실험은 탐색 적이지만 시스템의 고급 기능을 활용한다고 말했다.
