تعطي التغذية المرتدة المتقدمة للتكنولوجيا ملاحظة واقعية

تقتصر معظم الواجهات البسيطة على الاهتزازات البسيطة اليوم. بينما تطورت العروض المرئية وأنظمة الصوت ، فإن أولئك الذين يستخدمون شعورنا باللمس قد راكدوا إلى حد كبير. لقد طور الباحثون الآن نظامًا مخيفًا يخلق أكثر تعقيدًا ردود الفعل اللمسية. بصرف النظر عن المبلغ فقط ، يحاكي الجهاز الأحاسيس مثل التثبيت والتمدد والطرق لتجربة أكثر واقعية.

يقول “الشعور باللمس هو العلاقة الشخصية التي يمكنك القيام بها مع شخص آخر”. جون روجرزأستاذ بجامعة نورث وسترن في إيفانستون ، إلينوي ، الذي ترأس المشروع. “إنه أمر مهم حقًا ، لكنه أكثر صعوبة من الصوت أو الفيديو.”

شارك في قيادة روجرز ويونجغانج هوانغ ، وهو أيضًا أستاذ في شمال غرب ، العمل موجه إلى حد كبير نحو التطبيقات الطبية. ومع ذلك ، يمكن استخدام التكنولوجيا في مجموعة متنوعة من الاستخدامات ، بما في ذلك الواقع الافتراضي أو الموسع والقدرة على الشعور بملمس مواد الملابس أو غيرها من المقالات عند الشراء عبر الإنترنت. بحث تم نشره في المجلة علوم في 27 مارس.

شعور لمسة دقيقة

تعتمد واجهات اليوم بشكل أساسي على الاهتزاز المحركوالتي هي سهلة جدا لبناء. يقول روجرز: “إنها نقطة انطلاق رائعة”. بالإضافة إلى الاهتزاز ، يمكن أن يساعد في إعطاء التكنولوجيا للحيوية للتفاعلات الحقيقية.

تتطلب هذه الأنواع من التفاعلات المزيد من القوى الميكانيكية التي تتضمن مزيجًا من كلتا القوى الطبيعية ، والتي يتم توجيهها رأسياً إلى سطح الجلد وقوى القص الموجهة بالتوازي مع الجلد. وفقا لروجرز ، سواء كان عمودي أو الضغط الموجه عموديا إلى الجلد كان محور الإنشاءات haptic. لكن هذه لا تشارك بالكامل العديد من المستقبلات المضمنة في بشرتنا.

أراد الباحثون بناء مشغل يقدم حرية الحركة الكاملة التي حققوها مع “فيزياء قديمة جدًا” ، كما يقول روجرز – أي ، الكهرومغناطيسية. يتكون التصميم الأساسي للجهاز من ثلاث ملفات نحاسية متداخلة ومغناطيس صغير. من خلال الملفات عبر الملفات ، يخلق الحقل المغناطيسي المغناطيس الذي يوفر الجلد للقوة.

“ما وضعناه معًا هو تجسيد تقني [of the physics] يقول روجرز: “يوفر هذا نظام توصيل الطاقة المدمج للغاية ويوفر برمجة كاملة في اتجاه خصائص السعة والوقت”.

HAPTICS على أطراف أصابعك – أو في كل مكان

نظرًا لأن أطراف الأصابع حساسة للغاية ، فإن القوى الصغيرة فقط مطلوبة لهذا التطبيق. جون أ. روجرز/جامعة نورث وسترن

على الرغم من أن جزءًا كبيرًا من العمل السابق في Haptics قد ركز على أطراف الأصابع والأيدي ، إلا أنه يمكن وضع هذه الأجهزة في مكان آخر على الجسم ، بما في ذلك الظهر أو الصدر أو الذراعين. ومع ذلك ، يمكن أن يكون لهذه التطبيقات متطلبات مختلفة. مقارنة بأماكن مثل الظهر ، تكون أطراف الأصابع حساسة للغاية – فيما يتعلق بالقوة المطلوبة والكثافة المكانية للمستقبلات.

يقول روجرز: “ربما تكون أطراف الأصابع هي الأكثر صعوبة فيما يتعلق بالكثافة ، لكنها أسهل فيما يتعلق بالقوى التي يتعين عليهم تقديمها”. في التطبيقات الأخرى ، يمكن أن يكون تحديا لتقديم قوة كافية ، كما يدرك.

يقول القوة المحتملة أيضًا بحجم الملفات ، كما يقول غريغوري جيرلينجأستاذ تكنولوجيا النظام في جامعة فرجينيا والرئيس السابق للجنة الفنية IEEE حول Haptics. يحدد حجم الملف مقدار القوة التي يمكنك توليدها ولن يكون الجهاز محمولًا في نقطة معينة. ومع ذلك ، فهو يعتقد أنه يكفي لتطبيقات VR.

يجد Gerling ، وهو عضو كبير في IEEE ، استخدام المغناطيسية المثيرة للاهتمام في عدة اتجاهات. بالمقارنة مع الأساليب الأخرى القائمة على الهيدروليكية أو ضغط الهواء ، لا يتطلب هذا النظام سوائل المضخة أو الغازات. يقول جيرلينج: “يمكنك أن تكون بطريقة ما”. “بشكل عام ، إنه جهاز جديد مثير للاهتمام للغاية ، وربما يقود الحقل في اتجاه جديد إلى حد ما.”

التطبيقات في الواقع الافتراضي ، الاعتلال العصبي والمزيد

يقول روجرز إن أوضح تطبيق للجهاز ربما يكون في الواقع الظاهري أو الموسع. هذه البيئات لديها الآن مدخلات صوتية وفيديو متطورة للغاية ، “لكن المكون اللمسي في هذه التجربة لا يزال قيد التقدم” ، كما يقول.

ومع ذلك ، يركز مختبرك بشكل أساسي على التطبيقات الطبية ، بما في ذلك الاستبدال الحسي في المرضى الذين فقدوا الشعور في جزء واحد من الجسم. يمكن أن تتكاثر واجهة Haptics المعقدة في جزء آخر من الجسم.

على سبيل المثال ، فإن تلف الأعصاب لدى الأشخاص المصابين بالاعتلال العصبي السكري يجعل من الصعب عليهم الذهاب دون النظر إلى أقدامهم. يقوم المختبر بتجربة وضع عدد من أجهزة استشعار الضغط في قاعدة أحذية هؤلاء المرضى ثم إعادة إنتاج نمط الضغط بمصفيف شحمي مثبت على فخذه العلوي ، حيث لا يزال لديهم إحساس. يعمل الباحثون مع مصنع لإعادة التأهيل في شيكاغو لاختبار النهج ، وخاصة مع هذا السكان.

يقول روجرز إن التطوير الإضافي لهذه التطبيقات الطبية سيركز في المستقبل. فيما يتعلق بالهندسة ، يود الاستمرار في تصغير المشغلات من أجل تمكين المصفوفات الكثيفة في مناطق الجسم مثل الأصابع.

اشعر بالموسيقى

بالإضافة إلى ذلك ، فحص الباحثون فرصة استخدام الجهاز لزيادة الالتزام في الخدمات الموسيقية. بصرف النظر عن حقيقة أن العروض تعتمد عادة على البصرية والضوضاء ، بصرف النظر عن ذلك. يمكن أن تؤدي إضافة عنصر عن طريق اللمس إلى تجربة أكثر إلحاحًا أو مساعدة الأشخاص الذين يعانون من إعاقات في السمع للتعامل مع الموسيقى.

مع التكنولوجيا الحالية ، يمكن للمشغلات الاهتزازية الأساسية تغيير تردد الاهتزاز من أجل تلبية الدرجات التي لعبت. يمكن أن ينقل هذا لحنًا بسيطًا ، ولا توجد ثروة من الأدوات المختلفة والمكونات الموسيقية.

يمكن للمشغل الكامل للباحثين نقل صوت أكثر حيوية. على سبيل المثال ، يمكن تحويل الصوت والغيتار والطبول إلى آلية توصيل لقوة معينة. كما هو الحال مع الاهتزاز وحده ، يمكن تعديل تواتر كل قوة بطريقة تتوافق مع الموسيقى. يقول روجرز إن التجربة كانت استكشافية ، لكنها تستفيد من المهارات التقدمية للنظام.