В современном мире, где на каждом шагу встречаются высокие технологии и широко внедряется виртуальная реальность, сильно не хватает передачи тактильных ощущений. Своё решение предложил институт ETRI, его специалисты разработали тактильные датчики на основе пьезоэффекта.

Полезное дополнение

Технологии виртуальной и дополненной реальности только развиваются и пока что не могут в полной мере быть оценены пользователями. Тем не менее они уже успели принести определённую пользу в разных сферах деятельности, от компьютерных игр до инженерного дела. В частности, гарнитуры виртуальной реальности успешно применяются в медицине. К примеру, их используют в хирургии для управления специализированными роботизированными системами, при помощи которых осуществляются сложнейшие операции. Сам специалист может находиться в другом городе или вообще в другой стране и при этом работать в операционной. Несмотря на очевидную пользу, у подобного метода имеется существенный недостаток – хирург не чувствует собственных движений и может в любой момент совершить ошибку. В такой ситуации пригодилась бы гарнитура с обратной связью, способная передать тактильные ощущения.

Конечно, работа над созданием соответствующих устройств давно ведётся, но на текущий момент не существует технологий, при помощи которых можно было бы передать прикосновение с достаточно высокой точностью. Несмотря на это, попытки не прекращаются, и время от времени появляются интересные разработки в этой области. Одна из них основана на использовании миллиметровой вибрации, при помощи которой и эмулируются тактильные ощущения. На кожу наносится гибкая плёнка с распределёнными по ней активными элементами, а также с большой антенной для улавливания управляющего сигнала. Работает оно на расстоянии метра, а прикосновение воспроизводится вибрацией элементов, работающих каждый в определённое время с нужной интенсивностью.

В подобных устройствах в ход идёт вибрация, пневматическое и механическое давление и даже ультразвук. Они нашли применение в игровой индустрии и пользуются определённой популярностью. К сожалению, все они имеют целый ряд существенных недостатков, таких как слишком большой размер и неудобство в эксплуатации. Для профильных специалистов, например, для хирургов, они совершенно не подходят. Именно поэтому специалисты из Южнокорейского Научно-исследовательского института электроники и телекоммуникаций решили создать нечто более компактное и удобное.

Датчик с обратной связью

В основе этого устройства лежит пьезоэлектрический эффект. Некоторые материалы, если приложить к ним физическое усилие, в своей структуре образуют электрический заряд, который можно собрать на гранях при помощи электродов и преобразовать в электрический ток. Элементы из таких материалов используются как для генерации тока, так и для создания вибрации. Последнюю можно получить, если через пьезоэлемент пропустить электричество. Самое распространённое использование этого эффекта – обычная зажигалка, где газ воспламеняется от искры. Учёные из ETRI решили использовать и то, и другое.

Основа созданного ими прибора – тончайшая пластина из пьезоматериала толщиной меньше миллиметра. При помощи клеевого состава она крепится на подушечку пальца рабочей руки пользователя. Пластина служит для преобразования прикосновений в электричество и наоборот. Работу устройства обеспечивает компактный управляющий блок небольшого размера, который крепится на тыльную сторону запястья и соединяется с пьезоэлектрической пластиной при помощи шлейфа. Связь с внешним миром поддерживается через мобильный телефон и специальное приложение, а коммуникация – по Bluetooth. Датчик работает исключительно в паре, второй его экземпляр использует другой пользователь точно таким же способом.

Как только первый прикасается пальцем к какому-либо объекту, пьезоэлектрическая пластина преобразует давление в электричество и передаёт на блок управления. Там сигналы обрабатываются и через приложение отправляются на второе устройство. Дальше процесс повторяется с точностью до наоборот: полученные данные интерпретируются, переводятся в электрический сигнал, в виде электрических импульсов поступают к пьезопластине, а та воспроизводит вибрацию в нужном виде и с требуемой интенсивностью.

Исследователи провели целую серию опытов, используя различные материалы: выступающие надписи, лайкру, полиэстер, хлопок и мелкие предметы. Как выяснили учёные, точность передачи составила около 97%. По их мнению, компактное устройство после некоторых доработок и усовершенствований вполне можно будет использовать вместе с гарнитурами дополненной или виртуальной реальности в самых разных сферах деятельности, а также для работы через приложения с реальным миром.

Понравилась эта новость? Подпишись на нас в соцсетях!