日本开发出通过振动感知远方氛围的技术

日本研究人员开发出使用“触觉”来传达氛围等信息的技术。日本产业技术综合研究所的研究组长小林健、主任研究员竹下俊弘等人与欧姆龙合作,开发出了能传达远处的现场情况等的薄膜状振动元件。这种薄膜的厚度极薄且重量很轻,可通过振动再现触觉。到2030年前后,或许不直接接触也能获得类似于实际接触的感觉,从而可以更加真实地感受到远处的现场情况。

2030年某月某日,居家办公的你参加了一场远程会议。围绕新产品的宣传方法,与同事和上司进行了激烈讨论。通过手中鼠标的振动,可以获知屏幕另一端的同伴时而高兴、时而愤怒的样子。就像面对面召开会议一样具有临场感,实现了富有建设性的讨论。

研究小组开发的是由硅和金属薄电极等层叠结构组成的薄膜状振动元件。这种元件又小又薄,长宽约5毫米,厚度仅为7微米(1微米为百万分之一米)。利用微机电系统(MEMS)技术,成功将压电陶瓷片减小至极薄的厚度。

这种薄膜能够接收视频中远处现场情况的数据,并将其转换成振动。通过不同方式的振动等,进行细致再现。用户通过触摸嵌入设备的薄膜状振动元件即可获知现场的气氛。

利用振动等再现触觉的“触觉反馈”技术受到关注,已被用于游戏机手柄及智能手机等。为了再现振动,采用了配备特殊形状平衡锤的偏心马达及将电信号转化成动能的压电陶瓷。不过,由于零部件尺寸很大,可使用的地方有限,难以并排使用多个。

此次开发的薄膜有柔性,可以用于曲面等原来难以应用的地方。为了把振动以更真实的触觉传递给皮肤,研究人员设法使薄膜的振幅(位移)增大。

另外,通过高精度模拟找到了振动达到最大的条件等,并进行了设计。实验中,电压为10V时位移为11微米。据悉由于指尖能够感知到约1微米的移动,因此位移距离已经足够大。
 

研究小组利用4个薄膜,测试了指尖对多种振动方式的触觉识别。发现通过调整电压及振动方式,可以表现多种场景和氛围。另外,薄膜在弯曲状态下也可以让指尖感觉到振动,因此在曲面也可以使用这种薄膜。

此次开发的薄膜将首先嵌入可穿戴设备及平板电脑等。研究小组组长小林表示“可远程传递的信息增多会造成很大冲击”。利用振动更容易传递远程信息的信号处理方法等将成为课题。

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