新型“電子皮膚”讓人與虛擬現實互動更真實

據悉，德國亥姆霍茨德累斯頓—羅森多夫研究中心（HZDR）和奧地利林茨大學合作，率先開發出一種可同時處理非接觸和直接接觸刺激的電子傳感器。該傳感器可輕松用于人體皮膚，讓人與虛擬或增強現實環境更直觀、自然地互動。

皮膚是人體最大的器官，功能豐富。它不僅可以在幾秒鐘內區分刺激，而且可以在很寬的范圍內對信號強度進行分類。HZDR離子束物理和材料研究所的丹尼斯·馬卡洛夫博士和林茨大學軟電子實驗室的馬丁·卡滕布倫納教授成功制成了具有類似特性的“電子皮膚”。

據介紹，新型傳感器可以極大地簡化人機之間的交互。馬卡洛夫說：“虛擬現實應用正變得越來越復雜。所以我們需要結合不同交互方法的連接設備。”以前的系統只能通過實際觸摸或非接觸技術手段跟蹤對象來運行。現在，這兩個途徑首次在傳感器上結合在一起，稱之為“磁性微機電系統”（m-MEMS）。

HZDR華人科學家葛進解釋說：“我們的傳感器處理不同區域中非接觸和觸覺相互作用的電信號”，可以實時區分刺激源，并隱藏其他來源的影響。

為制造這種“電子皮膚”傳感器，研究人員進行了不尋常的設計：他們首先在晶圓聚合物膜上連接了一個巨磁電阻的磁傳感器，該膜封閉了恰好位于第二硅基聚合物層中間的孔，在這個圓形凹槽中插入了一個永磁鐵。

馬卡洛夫說，這種結構能讓傳感器保持極高靈活性，即使在彎曲條件下，也可以正常工作。實驗表明，傳感器可以有針對性地控制物理和虛擬物體，研究人員將虛擬按鈕投射到一塊裝有永磁體的玻璃板上，可以顯示真實條件，例如室溫、亮度或操控。通過與永磁體的相互作用，能夠選擇期望的虛擬功能。

研究人員說，以前需要多次交互的一項操作可能縮減為一次。卡滕布倫納稱：“這聽起來似乎是很小的進步，但從長遠來看，可以在此基礎上建立更好的人機界面。”例如，除了虛擬現實外，“電子皮膚”也可以在無菌環境中使用。外科醫生可以使用傳感器來操作醫療設備，而在治療過程中無需接觸，這將降低污染的風險。