新しいウェアラブル デバイスにより、オンラインで布地に触れたり、点字を読んだりできるようになります

より前の時代から訪れたタイムトラベラーは、人類がサイボーグとサイバネティクスの時代に入ったと合理的に結論付けるかもしれません。歩行者は日常的に小型コンピューターを手に持ち、さらに小型のデジタル機器を外耳道に突っ込んで街の通りを歩いています。仮想現実ヘッドセットは、まだかさばりますが、遠く離れた博物館や遠い過去の歴史的出来事の説得力のあるリアルなデジタル バージョンにユーザーを連れて行くことができます。そして、これだけのテクノロジーがあるにもかかわらず、今日の人々はまだ実際には 感じる デジタル世界で物体に触れることはどのようなものなのか。

ノースウェスタン大学のエンジニア チームは、新しい包帯のような指に装着できるウェアラブル製品を導入して、この状況を変えようとしています。 VoxeLite と呼ばれる超薄型触覚デバイスは、ユーザーの指 (どの指でも使用可能) に巻き付けられ、コンピューター画面のピクセルのように機能する丸いノードのグリッドを通して電気パルスを送信して、触覚を感覚させます。研究チームによると、その結果、デジタル体験に触覚や感触といった物理的な感覚を追加できるデバイスが誕生したという。さらに、試験参加者はデジタル空間での「人間の解像度」を体験したと報告されています。

VoxeLite を着用しているスマートフォン ユーザーは、理論的には Instagram でセーターをスクロールし、生地の質感を感じることができます。仮想現実のゲーマーは、ウェアラブルを使用して、弓の弦のきつく張った張力や、よく漆が塗られたドアノブの滑らかな表面を感知することもできます。フィンガーウェアラブルは、より実用的な扉も開きます。理論的には、仮想世界にタッチの感覚が追加されることで、視覚障害のある人がアプリをより簡単に操作できるようになる可能性があります。この装置の詳細は、今週ジャーナルに掲載された研究で説明されています 科学の進歩。

「新しいセンシングモダリティにアクセスできたら、まったく新しい形式のデジタルコミュニケーション、インタラクション、エクスペリエンスを一緒に作り出すことができるのを見るのがとても楽しみです。」ノースウェスタンの博士課程学生シルビア・タンは語る ポピュラーサイエンス。 「論文にある例は容易に想像できるものですが、私にとってそれらは出発点にすぎません。ビジュアルおよびオーディオ技術の進歩が私たちの日常生活を変えたのと同じように、タッチの進歩がそれをさらにどのように変えるかを見るのが楽しみです。」

デジタルタフは視覚や聴覚に遅れをとります

デジタルオーディオとビジュアルのリアリズムはここ数十年で急速に進歩しましたが、いわゆるデジタルタッチについては同じことが言えません。ごく少数の例外を除いて、デジタル世界と対話するときの触覚は、依然としてほぼもっぱらさまざまなレベルの振動に依存しています。特定のアプリケーションではこれでも十分に機能しますが、物理世界の物体に触れたときに人間の指が経験する微妙なニュアンスや豊かさに比べると見劣りします。研究者はこの感覚を皮膚の時間分解能と呼んでいます。対照的に、最新の振動ベースのテクノロジーは空間解像度が低く、実際、非常に低いフレーム レートで震える古い映画を見ているのと同じくらい低いです。

「私たちが世界を認識し、移動し、世界とつながる方法においてその中心的な役割を果たしているにもかかわらず、現実的なデジタルタッチを生み出す意味のある方法が欠けている」と研究者らは論文で述べている。

批判的なタッチを本物に近づけるために、研究者は再考する必要がありました どうやって デバイスは基本的に機能します。彼らは、ユーザーの指先の真下に 1.6 ミリメートル間隔で配置された小さなノードのグリッドを作成しました。各ノードは、導電性の外層と内部に電極を備えた柔らかいゴム製のドームで構成されています。

わずかな電圧が印加されると、ノードは静電付着を生成します。これは、風船がこすられた後に壁に張り付くのと同じ効果です。ユーザーにとって、これは摩擦の感覚またはグリップの感覚に変換されます。電圧が高くなると、表面が粗くなります。チームによってタッチのピクセルと呼ばれるこれらのノードが一緒になって、テクスチャと物理的感覚の複雑な錯覚を生成します。

ノードを適切な距離で配置するのは特に困難でした。それらが近すぎると、体はそれぞれを区別できなくなります。離れすぎると、デバイスは現実的に感じるのに十分な感覚を記録できなくなります。

「私たちが抱えた最大の課題とトレードオフは、純粋に製造上の課題によるものでした」とタン氏は言います。。 「私たちの現在の方法では 1 mm の間隔に達することができますが、それよりも小さい間隔には高精度の機械を使用する必要がありますが、現在そのような機械を使用することはできません。」

VoxeLite: 常に装着できる指用グローブ

デバイスのフォームファクターは意図的に軽く、重さは 1 オンスまたはグラム未満です。これを設計した研究者らは、「触覚的に透明な」ウェアラブル、つまり物理世界と対話する際にウェアラブルを取り外す必要がないウェアラブルを望んでいたと述べている。理論上は、VoxeLite を履いて、いつでもデジタル タッチを体験できるオプションを付けて、通常通りに一日を過ごすことができます。また、デバイスは十分に薄いため、ユーザーが他のタスクを完了しているときに気を散らすことはありません。 Tan 氏は、このデバイスが、人々が 1 日中着用する眼鏡と同じように機能することを理想と考えていると述べています。

これまでのところ、指ウェアラブルは意図したとおりに機能しているようです。 2 つの実験で、研究参加者は VoxeLite を履いて、さまざまな方向の感覚を識別するように求められました。上下左右の区別を尋ねると、デバイスを装着した参加者は87％の確率で正しく答えた。別のテストでは、参加者にレザー、コーデュロイ、テリークロスなどの生地の質感を特定するよう求めたところ、81% の確率で正解しました。

「これらの発見は、VoxeLite を没入型インターフェイス、ロボット工学、デジタルタッチコミュニケーションにおける人間解像度の触覚プラットフォームとして位置付けています」と研究者らは論文で述べています。

このウェアラブルはまだ初期段階にあり、電話アクセサリとしてすぐに出荷されることはないだろう。最終的には、チームは複数のフィンガーで同時に動作するシステムを開発したいと考えていますが、それにはまだ導入されていない「最適化された配線アーキテクチャと代替製造戦略」が必要になります。また、1 本指のウェアラブルであっても、汚れ、破片、その他損傷を引き起こす可能性のある変数にさらされる可能性がある現実の環境で長時間使用した後にどのように機能するかは不明です。変数の 1 つは湿気です。タンは言います 彼らは汗にさらされることによる問題を経験しませんでした。デバイスが完全に水に浸かった場合、タン氏は自然乾燥させればデバイスは再び動作すると述べた。

それでも、この調査結果は、デジタル環境との対話がより現実的で個人的なものに感じられる可能性のある未来を示しています。人間と機械の間のあいまいな境界線はますます曖昧になっていきます。

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