彻底改变触觉：研究人员探索可穿戴多感官触觉技术的未来
从虚拟现实到康复和通信，触觉技术已经彻底改变了人类与数字世界的交互方式。早期的触觉设备专注于单一的感官提示，例如基于振动的通知，而现代技术进步则为多感官触觉设备铺平了道路，这些设备集成了各种形式的基于触摸的反馈，包括振动、皮肤拉伸、压力和温度。最近，一个专家团队在《自然-生物工程评论》上发表了一篇深度综述，分析了可穿戴多感官触觉技术的现状，概述了其挑战、进展和实际应用。
自20世纪60年代问世以来，能够通过触摸进行通信的触觉设备已经取得了显著发展。最初，它们依赖于刚性的、接地的机制作为用户界面，从虚拟环境中生成基于力的反馈。但随着传感和致动技术的进步，触觉设备变得越来越可穿戴。如今的创新专注于皮肤反馈——刺激皮肤的受体以提供逼真的触摸感觉——而不是动觉反馈，后者模仿施加在肌肉骨骼系统上的力。
"可穿戴触觉设备现已集成到智能手表和游戏配件等消费产品中，并且正在医疗保健、机器人和沉浸式媒体中扮演更复杂的角色，"某机构机械工程系系主任表示。"向多感官触觉反馈的新转变，意味着同时提供不止一种类型的触觉刺激，正在提升用户体验，但也带来了新的工程和感知挑战。随着这项技术的不断发展，我们将看到它转向更丰富、多感官的体验——弥合数字交互与人类触摸之间差距的体验。"
设计有效、可穿戴的多感官触觉设备需要对人类触觉感知有深刻的理解，研究团队指出了该领域目前面临的几个关键挑战。最重大的障碍之一是皮肤接触力学存在差异性，因为皮肤弹性、受体分布以及湿度等外部因素的不同，会改变触觉刺激的感知方式。另一个问题是触觉掩蔽，即振动和皮肤拉伸等多种触觉感觉可能相互干扰，降低感知清晰度。
"由于弹性、湿度甚至体毛的差异，每个人的皮肤对刺激的反应都不同，"某中心机械工程系助理教授说。"这种差异性使得设计普遍有效的设备变得极其复杂。"
此外，可穿戴性和舒适性始终是每个产品的主要考量因素。触觉设备必须设计成能够适配身体的不同部位，而不会引起不适、限制活动或干扰日常行为。重量、尺寸和附着方法等因素都对确保长期可用性起着至关重要的作用。
"触觉技术真正的沉浸感不仅取决于用户感受到了什么，还取决于他们体验的自然度和舒适度，"普雷斯顿说。
除了强调挑战之外，作者还指出了几种可能重新定义可穿戴触觉技术的新兴致动方法。 电致动，常用于振动反馈系统，由于其可靠性和经济性，仍然是应用最广泛的方法。然而，它往往难以提供多样化的触觉提示。聚合物致动依赖于智能聚合物在受到刺激时改变形状或纹理，为提供触觉反馈提供了一种轻便、灵活的替代方案。流体致动利用加压空气或液体产生动态的触觉感受，在软体机器人和基于纺织品的可穿戴触觉设备中越来越受到关注，为舒适性和适应性提供了新的可能性。此外，热致动正在成为一种增强虚拟环境沉浸感或通过冷暖感觉模拟现实世界交互的方式。
"我们预计这些技术将显著扩展触觉反馈的范围，尤其是在医疗康复、假肢开发和人机交互等领域，"奥马利说。"尽管前景广阔，但仍需进一步完善以提高响应时间、耐用性和能源效率。"
该综述还深入探讨了可穿戴触觉技术如何有望在人类与数字和物理环境的交互中开启新的可能性。在虚拟和增强现实中，多感官触觉技术通过让用户感受数字物体来增强沉浸感，改善了游戏、训练模拟和教育体验。在医疗保健和康复领域，可穿戴触觉设备有助于运动技能训练、中风后康复和假肢反馈，使患者能够更有效地与环境互动。辅助技术和通信应用利用触觉界面，通过将听觉或视觉信息转化为基于触摸的信号，帮助有视力或听力障碍的人士。导航和引导系统受益于可穿戴触觉设备，通过提供直观的方向提示，帮助视障人士，并改进在军事和航空等领域的免提导航。此外，远程操作和机器人技术也将显著获益，因为具有触觉反馈的远程控制机器人系统允许用户从远处"感觉"物体，提高了机器人手术等精细任务的精度。
尽管取得了重大进展，作者们强调仍需对多感官触觉感知进行进一步探索。理解大脑如何处理同步的触觉提示对于完善未来设备至关重要，而要确保广泛采用，则需要在技术复杂性、用户舒适度和实际可用性之间取得平衡。
"最终目标是创造出感觉像真实世界触摸一样自然的触觉设备，"奥马利说。FINISHED
