노스웨스턴 엔지니어, 피부 촉각 센서를 모방한 웨어러블 공개

노스웨스턴 대학교, 일리노이주 쿡 카운티

햅틱 피드백과 관련하여 대부분의 기술은 단순한 진동으로 제한됩니다. 하지만 우리 피부에는 압력, 진동, 스트레칭 등을 감지하는 작은 센서가 탑재되어 있습니다.

이제 노스웨스턴 대학의 엔지니어들은 이러한 복잡한 감각을 모방하기 위해 정확한 움직임을 생성하는 새로운 기술을 공개했습니다.

작고 가벼운 이 무선 장치는 피부 위에 앉아 있는 동안 어떤 방향으로든 힘을 가해 진동, 스트레칭, 압력, 미끄러짐, 비틀림 등 다양한 감각을 생성합니다. Science 저널에 게재된 연구에 자세히 설명된 장치 , 감각을 결합하고 빠르게 또는 느리게 작동하여 보다 미묘하고 사실적인 터치 감각을 시뮬레이션할 수도 있습니다.

소형 충전식 배터리로 구동되는 이 장치는 Bluetooth를 사용하여 가상 현실 헤드셋 및 스마트폰에 무선으로 연결됩니다. 또한 작고 효율적이므로 신체 어느 곳에나 배치할 수 있고 다른 액추에이터와 어레이로 결합하거나 현재 웨어러블 전자 장치에 통합할 수 있습니다.

연구자들은 그들의 장치가 궁극적으로 가상 경험을 향상시키고, 시각 장애가 있는 개인이 주변을 탐색하도록 돕고, 온라인 쇼핑을 위해 평면 화면에서 다양한 질감의 느낌을 재현하고, 원격 의료 방문을 위한 촉각 피드백을 제공하고, 심지어 청각 장애가 있는 사람들이 음악을 "느낄" 수 있게 할 수 있을 것으로 예상합니다.

장치 설계를 주도한 Northwestern의 John A. Rogers는 "거의 모든 햅틱 액추에이터는 실제로 피부를 찌르는 것뿐입니다."라고 말했습니다. "그러나 피부는 훨씬 더 정교한 촉각을 수용합니다. 우리는 찌르는 것뿐만 아니라 밀고 비틀고 미끄러지는 등 어떤 방향으로든 힘을 가할 수 있는 장치를 만들고 싶었습니다. 우리는 피부를 어떤 방향과 어떤 조합으로도 밀 수 있는 작은 액추에이터를 만들었습니다. 이를 통해 완전히 프로그래밍 가능한 방식으로 복잡한 촉각을 미세하게 제어할 수 있습니다."

생체전자공학 분야의 선구자인 Rogers는 재료 과학 및 공학, 생의학 공학, 신경 외과의 Louis A. Simpson 및 Kimberly Querrey 교수이며 McCormick School of Engineering 및 Northwestern University Feinberg School of Medicine에 재직하고 있습니다. 그는 또한 Querrey Simpson 생체전자공학 연구소를 이끌고 있습니다. Rogers는 Northwestern의 Yonggang Huang, Jan 및 Marcia Achenbach 기계 공학 교수, McCormick의 토목 및 환경 공학 교수와 함께 작업을 주도했습니다. 노스웨스턴 대학의 하경호, 유재영, 리 슈펭이 이번 연구의 공동 제1저자입니다.

이 연구는 촉각을 전달하기 위해 프로그래밍 가능한 소형 진동 액추에이터 배열을 설계한 Rogers와 Huang 연구실의 이전 작업을 기반으로 합니다.

최근 몇 년 동안 시각 및 청각 기술은 폭발적인 성장을 경험했으며, 충실도가 높고 세밀한 서라운드 사운드 스피커 및 완전 몰입형 가상 현실 고글과 같은 장치를 통해 전례 없는 몰입감을 제공합니다. 그러나 햅틱 기술은 대부분 정체 상태에 있습니다. 최첨단 시스템조차도 윙윙거리는 진동 패턴만 제공합니다.

이러한 발달 격차는 주로 인간 접촉의 엄청난 복잡성에서 비롯됩니다. 촉각에는 피부 내의 다양한 깊이에 위치한 다양한 유형의 기계 수용체(또는 센서)가 포함됩니다. 각각은 고유한 감도와 반응 특성을 가지고 있습니다. 이러한 기계 수용체가 자극되면 뇌에 신호를 보내는데, 이는 촉각으로 해석됩니다.

자세한 내용은 Amanda Morris에게 문의하세요. 이 이메일 주소는 스팸봇으로부터 보호됩니다. 보려면 JavaScript를 활성화해야 합니다.; 847-467-6790.