Инженеры из Северо-Западного университета США разработали первое тактильное устройство, которое достигает «человеческого разрешения» – т.е., точно соответствует сенсорным возможностям кончика пальца человека. Ультратонкая, легкая и гибкая модель VoxeLite воспроизводит ощущения прикосновения с той же четкостью, детализацией и скоростью, которые естественным образом воспринимает кожа. Устройство, похожее на повязку, мягко обхватывает кончик пальца, придавая цифровому прикосновению такой же реализм, который люди ожидают от современных экранов и динамиков.

Благодаря высокому пространственному разрешению, VoxeLite может изменить способы взаимодействия человека с цифровой средой в системах виртуальной реальности, технологиях для людей с нарушениями зрения, интерфейсах взаимодействия с роботами и усовершенствованных сенсорных экранах.

По словам исследователей, осязание – последнее важное чувство, которое до недавнего времени оставалось неохваченным. В мире уже есть технологии, позволяющие образам выглядеть и звучать, как настоящие. Текстуры и тактильные ощущение тоже должны стать реалистичными. Новое устройство можно носить в течение длительного времени, не снимая для выполнения других задач. Примерно так же люди весь день носят очки, даже не задумываясь о них.

На фоне прогресса видео высокой четкости и реалистичного звука развитие систем осязания долгое время существенно отставало. Сегодняшняя тактильная обратная связь – в основном простая вибрация смартфона – не в состоянии передать ту богатую и подробную информацию, которую естественным образом воспринимают кончики пальцев. Отчасти это связано с тем, что пространственное и временное разрешение кожи сложно имитировать.

В старых кинофильмах количество кадров в секунду было очень низким, поэтому движения выглядели отрывистыми, свидетельствуя о низком временном разрешении. На ранних компьютерных дисплеях с низким пространственным разрешением можно было разглядеть каждый пиксел. В настоящее время как временное, так и пространственное разрешение графики находятся на очень высоком уровне, чего нельзя сказать о тактильных устройствах. Но разработчикам VoxeLite удалось приблизиться к этому.

Устройство представляет собой набор крошечных индивидуально управляемых узлов, встроенных в тонкий, как бумага, растягивающийся лист латекса. Мягкие узлы функционируют как сенсорные точки, каждая из которых способна вдавливаться в кожу с высокой скоростью, формируя точный рисунок.

Основанная на принципе электроадгезии (как у воздушного шарика, прилипающего к стене) технология использует для управления трением и деформацией электростатические силы узлов. В активном режиме устройство генерирует виртуальные текстуры при скольжении по гладкой поверхности (например, экрану смартфона), а в пассивном становится практически невидимым для пользователя: тонкое и мягкое, оно не мешает обычному осязанию. Прошлые попытки создать тактильные эффекты были связаны с большими, громоздкими и сложными устройствами. VoxeLite весит меньше грамма. Для увеличения разрешения узлы расположены вплотную друг к другу. В самой компактной версии они находятся на расстоянии около 1 мм. При дальнейшем увеличении плотности кончики пальцев будут различать только один узел вместо двух, тогда как ее уменьшение отрицательно отразится на детализации.

повязка для тактильных ощущений
Источник: Sylvia Tan/Northwestern University

В ходе серии экспериментов точность распознавания направления (вверх, вниз, влево, вправо) у участников тестирования достигала 87%. Натуральные ткани (кожу, вельвет, махровую) они идентифицировали, с точностью до 81%.

Сопряжение VoxeLite со смартфоном позволит превратить плоские и гладкие экраны в текстурированные интерфейсы. Потенциально это может привести к созданию более реалистичных интернет-магазинов, где у покупателей появится возможность пощупать текстиль перед совершением покупки. А любители игр смогут почувствовать натяжение резиновой ленты и неровности камней на утесе.

Самое интересное заключается в поиске оптимального сочетания пространственного и временного разрешения с удобством ношения, поскольку каждый из этих аспектов представляет собой достаточно сложную задачу. Исследования тактильных ощущений и разработка соответствующих устройств осуществляются при поддержке Национального научного фонда США.