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将执行器「缝」进衣袖,斯坦福无接触设备,远程传递触摸信息

时间:2023-03-19 23:59:52 科技观察

执行器被“缝”在套筒中,斯坦福非接触式设备远程传输触摸信息。这是一个完全正常的想法,触摸是我们人类最重要的社交和情感表达途径之一。不同的手势传达不同的情绪,例如拍拍后背表示安心,戳一下表示警告……但在社会距离越来越远的时代,我们如何保持这些微妙的情感联系?触觉设备可能是一个不错的选择。AllisonOkamura是斯坦福大学机械工程和计算机科学教授,从事触觉研究,这是一个在人机之间产生触觉反馈的领域。在她看来,现在很多设备都可以通过无线电波或互联网发送非常基本的“触觉”。例如,智能手机可以通过不同的振动模式和强度发出嗡嗡声,传达不同的含义。然而,此类设备无法传达情感。AllisonOkamura是斯坦福大学机械工程教授和计算机科学教授。此外,她还是电气和电子工程师协会的会员,并获得多项研究和教学奖项。她的学术兴趣包括触觉、远程操作、虚拟环境和模拟器、医疗机器人、神经力学和康复、假肢、教育等。他目前是触觉和机器人医学协作实验室(CHARM)的主任。远程传输社交接触的所有细微差别最终可能成为可能,但在此过程中存在一些独特的挑战。首先,它需要弄清楚社交接触的真正含义,并破译某人如何与伴侣进行身体互动以传达快乐、恐惧、善意等。然后,研究人员必须构建一个小型可穿戴设备,以提供这些感觉的近似版本。最后,它需要将有关触摸手势的大量信息(准确的压力、运动和波动)转换为仅移动设备中几个执行器的信号。实现这个过程并不容易。在最近发表在学术期刊《IEEE Transactions on Haptics》上的一篇论文《Data-driven sparse skin stimulation can convey social touch information to humans》中,Okamura的团队将这个目标更进一步。在对数十名志愿者进行测试后,他们开发了一个“社交触觉”设备的基本概念验证:一个内部缝有八个小型执行器的自制套筒。通过以不同的模式操纵这些致动器,该团队能够为袖子的佩戴者提供他们通常可以识别为具有特定情感内容的感觉。论文地址:https://ieeexplore.ieee.org/document/9619941然而,Okamura很快注意到该设备并没有准确地模拟社交接触。但无论如何,只要接收端的人能够理解设备提供的触摸意图就足够了。引入“触觉表情符号”作为研究的一部分,Okamura的团队招募了一对志愿者受试者,他们要么是浪漫的情侣,要么是亲密的朋友,他们对被伴侣的触摸感到舒服和熟悉。这群人一次带他们两人进入一间装饰得像一间私密咖啡店的小会议室:圆形木凳坐在盆栽树木之间的粗毛地毯上,沐浴在柔和的环境灯光下,而折叠木屏风则构成了舒适的背景。该团队为每一对中的其中一个配备了专门的压力传感器套筒,然后让他们的合作伙伴对他们进行数十种社交触摸手势。该论文的第一作者MikeSalvato反复使用复杂的算法来跟踪受试者触摸传感器的位置。然后算法使用数据压缩每个手势,将其分解成可以通过定制的执行器套筒发送的信号。该设备内部有八个音圈(电磁扬声器的磁性部分,响应电信号而移动),位于佩戴者手臂的两侧,可以挤压、摇动或敲击。使用该设备,Salvato的团队提取了触摸信息,并等待观察穿着带有传感器的袖子的人是否能够识别其情绪意图。“它实际上比我想象的要好得多,”萨尔瓦托说。Salvato将这种触摸技术称为“触觉表情符号”,可以将其视为象形文字。它没有传达完整的信息,但确实提供了足够的信息来理解对方的意图。目前,这项工作还处于早期阶段。真实世界的触觉和精简的机器人触觉之间的转换并不是实时发生的,只有预先录制的“触觉表情符号”可以发送给戴着触觉袖子的接收者。它更像是直接消息而不是表情符号,用户触摸带有传感器的设备,然后及时将该信息传输到另一端的设备,从而增强人与人之间的互动。未来,它可能会被养老院的老人广泛使用——有大量研究表明,触摸对老人的身心健康非常重要。该研究的重点是现实世界中的远程触摸,但不是取代现实中发生的触摸,而是增强它。希望创造出可以帮助人们交流并拉近彼此距离的设备。该研究希望创造出可以帮助人们交流并拉近彼此距离的设备。