Команда инженеров из Северо-Западного университета создала уникальное носимое устройство, которое позволяет передавать через кожу различные ощущения с высокой степенью реализма.
Разработанный под руководством известного биоинженера Джона Роджерса гаджет может найти применение не только в игровых технологиях и виртуальной реальности, но и в медицине. Например, он может помочь людям с нарушением зрения «чувствовать» окружающие объекты или обеспечивать обратную связь для пользователей с протезами.
Новый прибор оснащен сетью из 19 миниатюрных магнитных приводов, каждый из которых способен генерировать тактильные ощущения — давление, вибрацию и даже легкое скручивание. Используя Bluetooth, устройство получает данные с телефона и преобразует их в тактильные сигналы, создавая эффект замены одного чувства другим — например, зрения на осязание.
Разработка является усовершенствованием технологии «эпидермального VR», впервые представленной командой Роджерса в 2019 году. Тогда они создали прототип устройства, которое прикреплялось к коже и через миниатюрные вибрационные элементы передавало ощущение касания. Новый гаджет оснащен более функциональными приводами, которые могут передавать стабильное давление, не требуя постоянного потребления энергии, а также создавать дополнительное ощущение скручивания, что добавляет реализма в тактильные ощущения.
Одной из важных особенностей устройства является его энергоэффективность. Хотя оно работает на маленькой батарее, его конструкция позволяет экономить энергию благодаря так называемой «бистабильной» системе. Это означает, что приводы могут оставаться в двух устойчивых положениях без необходимости в постоянном энергопотреблении. Когда приводы давят на кожу, они накапливают энергию в своей конструкции и в самой коже. При обратном движении прибор высвобождает накопленную энергию. Так устройство работает более продолжительное время на одной зарядке.
«Вместо того чтобы бороться с кожей, наша идея заключалась в том, чтобы использовать ее упругость как источник энергии, — объясняет первый автор статьи Мэттью Флавин. — Подобно тому, как растягивается резинка, сжатие кожи накапливает энергию, которую можно высвободить при передаче тактильной обратной связи».
Для проверки работы гаджета исследователи провели серию экспериментов, в которых здоровые добровольцы с завязанными глазами использовали устройство для навигации в пространстве. Например, один из экспериментов включал прохождение по маршруту, где участник должен был обходить препятствия. По мере приближения к объекту «пластырь» усиливал интенсивность тактильного сигнала, помогая человеку сориентироваться.
С небольшим временем на обучение пользователи устройства быстро адаптировались и смогли изменять свое поведение в зависимости от получаемой информации. Флавин сравнивает разработку с белой тростью, которая помогает незрячим людям ориентироваться в пространстве, но новый прибор предоставляет больше данных, чем традиционные вспомогательные средства.
«Мы показываем, что система может обеспечить базовую версию «зрения» в форме тактильных сигналов, передаваемых на поверхность кожи на основе данных, собранных с помощью 3D-сканера (LiDAR), встроенного в современные смартфоны», — отмечает Роджерс. «Этот вид «сенсорной замены» создает простое, но полезное представление окружающего мира для людей с нарушением зрения».
Уникальная разработка ученых открывает новые возможности для интеграции тактильных технологий в повседневную жизнь и потенциально может значительно улучшить качество жизни людей с ограниченными сенсорными способностями.
Ранее специалисты разработали «пластырь», способный предотвратить кожные инфекции.