香港城大研發超薄電子皮膚 個人化虛擬觸感體驗更逼真

［星島綜合報道] 透過觸感提升虛擬體驗成為新興趨勢，但市面上的觸感裝置一般較為笨重、受電線及傳輸線路等束縛。香港城市大學（城大）領導的研究團隊最近研發一套無線的電觸覺反饋系統「WeTac」，具備可供穿戴於手的超薄及柔軟材質，並藉由收集用家的個人化觸覺感應數據，目標為「元宇宙」帶來更傳神生動的虛擬觸感體驗。

新研發的系統於虛擬遊戲、運動及技術培訓、社交或遙控機械人等方面，具有龐大的應用潛力。城大生物醫學工程學系副教授于欣格博士帶領是次研究，他說︰「除了視覺和聽覺以外，觸覺反饋將進一步提升虛擬實境（virtual reality, VR） 之體驗。故此，我們致力研發一套更輕薄、更柔軟、更緊貼皮膚的無線觸感介面，使用家穿戴在手時仍可自由運動，仿如第二層皮膚一樣。」

目前的觸感手套主要由氣泵和風管所構成，以電線及傳輸線路來供電和控制系統，嚴重影響VR、AR等用家的沉浸式體驗。新研發的WeTac作為一套輕薄、柔軟、緊貼皮膚的無線電觸覺反饋系統，正有助解決上述提及的缺點。

這套系統由兩部分組成︰一個可貼於前臂的微型軟片式驅動器作為操控面板，以及一塊水凝膠電極手掌貼片作為觸感介面。

整個驅動器淨重19.2克，體積細小（5cm x 5cm x 2.1mm），能夠配戴在用家前臂之上，同時配備低功耗藍牙（Bluetooth low energy, BLE）及可充電的小型鋰離子電池，以作無線傳輸及供電操作之用。至於手掌貼片的厚度僅得220微米至1毫米，掌心至指尖位置都有電極覆蓋，即使轉換不同動作，都能展現其靈活性及保持有效觸覺感應。

于欣格解釋，現今觸覺技術遇到的另一難題時說︰「電觸覺是一種為用家帶來虛擬觸感體驗的有效方法。然而，每個人的觸覺敏感程度不一，相同的反饋強度在不同用家手中，可能有不一樣的感受。因此我們需要研發一套通用的工具，為不同用家調整相應的反饋參數。」

而WeTac手掌貼片的超柔軟特性，使系統易於找出不同用家的閾值電流，從而計算手部不同位置最適合的反饋參數。根據個人化的電流數據，系統可因應手掌不同部位的敏感程度，提供適當的電觸覺刺激強度，避免觸感過弱，或過強而造成疼痛。通過上述方法，系統可把物件大小、停留時間長短等觸覺感受的時間和空間訊息，有效傳神地反饋到用家手上，為用家帶來更逼真的虛擬觸感體驗。

貼片裝有32枚電觸覺刺激顆粒、每顆電極之間的中心距離約為13毫米，全面覆蓋指尖至掌心等不同範圍，為穿戴貼片在手的用家，帶來可編程的空間與時間觸感。

另外，研究人員為系統加入安全裝置，避免用家觸電以外，亦將溫度保持在攝氏27至35.5度的較低水平，以免用家因長時間操作而感到不適。

WeTac系統成功融入VR及AR等虛擬場景，亦可透過BLE通訊與機械臂等儀器同步運作。用家透過WeTac輕巧、可穿戴式及無線操控的設計，配合其以敏感度為中心的強度調整，就可輕鬆地以「親手」體驗虛擬觸感。使用者可於不同場景感受虛擬物件，例如在運動訓練中抓握網球、在虛擬社交或遊戲中觸摸仙人掌、或感受老鼠在手上走動等體感。

圖片：香港城市大學

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