Onderzoekers onder leiding van City University of Hong Kong (CityU) hebben een draadloze, zachte e-skin ontwikkeld. Dit pleisterachtig apparaatje wordt bovenop de huid geplaatst waar hij zowel de tastzin kan detecteren als afgeven. Hoe dieper de zender drukt, hoe sterker en langer de sensatie op de andere e-skin wordt gegenereerd. De onderzoekers voorzien dat deze ontwikkeling communicatie op afstand in een virtuele realiteit kan verbeteren.
“Met de snelle ontwikkeling van virtual en augmented reality (VR en AR) zijn onze visuele en auditieve zintuigen niet voldoende om een meeslepende ervaring te creëren. Aanrakingscommunicatie kan een revolutie zijn voor ons om te communiceren in de hele metaverse”, zegt dr. Yu Xinge, universitair hoofddocent bij de afdeling Biomedische Technologie (BME) van CityU.
E-skin om in contact te communiceren
Hoewel er tal van haptische interfaces op de markt zijn om tactiele sensaties in de virtuele wereld te simuleren, bieden ze alleen aanrakingswaarneming of haptische feedback. Het unieke van de nieuwe e-skin is dat deze functies voor zelfwaarneming en haptische reproductie op dezelfde interface kan uitvoeren. Met andere woorden: je kunt aanraking voelen en aanraking sturen naar iemand anders met hetzelfde apparaat waardoor het mogelijk is om in aanraking te communiceren.
De elektrische huid is een patchachtig apparaat met 16 flexibele actuatoren. Deze sensoren bestaan uit een flexibele spoel, zachte siliconen ondersteuning, een magneet en een dunne film van polydimethylsiloxaan (PDMS). De aanraakgevoelige en haptische feedbackfuncties zijn gebaseerd op elektromagnetische inductie. Onderdeel van de patch zijn ook een microcontroller-unit (MCU), Bluetooth-module en andere elektronica op een flexibele printplaat. Alle componenten zijn gecombineerd in een apparaat van 7 cm bij 10 cm en een dikte van 4,2 mm.
Gegevens verzonden via Bluetooth
Zodra de actuator op een patch wordt ingedrukt en losgelaten, stuurt deze elektrische signalen voor tactiele sensatie naar een overeenkomstige actuator in een andere patch. Hoe dieper de zender drukt, hoe sterker en langer de sensatie die op de andere e-skin wordt gegenereerd. Het elektrische signaal wordt omgezet in een digitaal signaal door een analoog-naar-digitaal-omzetter op de printplaat van de patch. De gegevens worden verzonden via Bluetooth.
Wanneer de andere e-skin-patch het signaal ontvangt, reproduceert het de haptische feedback door machinale trillingen. Het proces kan ook worden omgekeerd om trillingen naar de e-skin van de ontvanger te sturen. Hoewel elke actuator slechts één taak tegelijk kan uitvoeren, kunnen de andere15 actuatoren op de e-skin elkaar aanvullen en de detectie- of haptische reproductiefunctie uitvoeren. Daarom maakt de e-skin bidirectionele aanraking mogelijk.
IoT voor aanraking
“Onze e-skin kan communiceren met Bluetooth-apparaten en gegevens via internet verzenden met smartphones en computers om aanraaktransmissie over ultralange afstanden uit te voeren en een aanraak-Internet of Things (IoT)-systeem te vormen, waar één-op-één en één- to-multiple touch levering kan worden gerealiseerd. Vrienden en familie op verschillende plaatsen kunnen het gebruiken om elkaar te ‘voelen’”, zegt dr. Yu. “Deze vorm van aanraking overwint de beperkingen van de ruimte en vermindert het gevoel van afstand in menselijke communicatie enorm.”
De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Science Advances onder de titel “Touch IoT enabled by wireless self-sensing and haptic-reproducing electronic skin”. Hierna richt het onderzoeksteam zich op praktische toepassingen voor mensen met een visuele beperking, die de e-skin zouden kunnen dragen om op afstand richting te krijgen en brailleberichten te lezen.
Deze onderzoekers maakten de e-skin
De eerste coauteurs zijn dr. Li Dengfeng, toenmalig postdoc in het onderzoeksteam van dr. Yu, dr. Yao Kuanming, postdoc in BME, dhr. Zhou Jingkun en dhr. He Jiahui, beide PhD-studenten in BME bij CityU, en mevrouw Liu Sitong van Dalian University. van Technologie (TU). De corresponderende auteurs zijn dr. Yu, professor Xie Zhaoqian van de TU Delft en dr. Dai Yuan van Tencent Robotics X. CityU en de Hong Kong Research Grants Council ondersteunen dit onderzoek.
Meer is hier te vinden: https://www.cityu.edu.hk/research/stories/2023/02/23/cityu-develops-wireless-soft-e-skin-interactive-touch-communication-virtual-world
