西北大学工程师研发”人类分辨率”触觉设备
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“人类分辨率”触觉设备
（映维网Nweon 2025年11月24日）据报道，美国西北大学的工程师们开发出了首款实现”人类分辨率”的触觉设备，这意味着它能精准匹配人类指尖的感知能力。名为VoxeLite的超薄、轻量、柔性、可穿戴设备能以皮肤自然感知的同等清晰度、细节度和速度重现触觉。它像创可贴一样轻柔地包裹在指尖，使数字触觉能呈现出如今人们对屏幕和扬声器所期待的那种真实感。
通过将高空间分辨率与舒适、可穿戴的外形相结合，VoxeLite有望改变人们与数字环境的交互方式，包括虚拟现实系统。
研究人员表示：”触觉是目前唯一没有真正数字接口的主要感官。我们拥有能让事物看起来和听起来真实的技术。现在，我们希望让纹理和触感也变得真实。我们的设备正在推动该领域朝着这个目标前进。我们同时将其设计得舒适，以便人们可以长时间佩戴，而无需取下它来执行其他任务。就像人们整天戴着眼镜甚至都不会注意到它们一样。”
尽管高清视频和逼真音频已经取得了数十年的进步，但数字触觉却一直顽固地滞后。当今的触觉反馈无法传递指尖自然感知到的丰富、详细的信息。这部分是因为皮肤的空间和时间分辨率难以模拟。
团队解释道：”想想非常早期的电影，当时每秒帧数很低，所以动作看起来不连贯。这是由于时间分辨率。或者想想早期的计算机显示器，图像是像素化的。那是空间分辨率低。如今，对于图形显示来说，这两个问题都已解决。然而，对于触觉显示来说，这些问题还远未解决。事实上，很少有研究人员尝试同时解决这两个问题。”
VoxeLite的特点在于，其将一系列微小的、可独立控制的节点嵌入到了一张如纸般薄、可拉伸的乳胶片中。柔软的节点功能类似于触觉像素，每个都能以高速和精确的模式按压皮肤。
每个节点包含一个软橡胶圆顶、导电外层和隐藏的内部电极。当施加轻微电压时，会产生电粘附效应——这与气球摩擦后能粘在墙上的原理相同。
这项新技术以精确、受控的方式施加静电力，使每个微小节点能够”抓住”表面并倾斜以压入皮肤。这产生了高度局部化的机械力，因此每个触觉”像素”都会推动指尖的皮肤。
较高的电压会增加运动过程中的摩擦力，产生更明显的触觉提示，以模拟粗糙表面的感觉。另一方面，较低的电压产生的摩擦力较小，因此会带来更光滑表面的感觉。
研究人员指出：”当在接地表面上滑动时，设备控制每个节点上的摩擦力，从而导致皮肤产生可控的压痕。过去尝试生成触觉效果的设备都是庞大、笨重、复杂的。VoxeLite重量不到一克。”
为了创建人类分辨率的触感，团队将节点紧密地排列在一起。在设备最密集的版本中，节点间距约为1毫米。在用户测试中，他们使用了节点间距为1.6毫米的版本。
团队表示：”节点的密度对于匹配人类敏锐度确实很重要。节点间距需要足够远，以便你的身体能够区分它们。如果两个节点间距小于一毫米，你的指尖只会感觉到一个节点而不是两个。但如果节点间距太远，它们就无法重现精细的细节。为了创造感觉真实的触感，我们希望匹配那种人类敏锐度。”
VoxeLite在两种模式下运行：主动模式和被动模式。在主动模式下，当用户在光滑表面移动时，设备通过快速倾斜和压入单个节点来生成虚拟触觉。节点每秒可移动高达800次，覆盖了人类触觉感受器几乎全部的频率范围。
在一系列实验中，佩戴该设备的研究参与者能够准确可靠地识别虚拟纹理、图案和方向提示。佩戴 VoxeLite 的人识别这些方向模式——上、下、左、右——的准确率高达 87%。他们识别真实织物（包括皮革、灯芯绒和毛巾布）的准确率也达到了 81%。
在被动模式下，设备基本上”消失”了。因为它极其薄、柔软且贴合皮肤，VoxeLite不会干扰现实世界的任务或阻碍自然的触觉。然后，佩戴者可以在真实和数字体验之间无缝切换。
相关论文：Toward human-resolution haptics: A high-bandwidth, high-density, wearable tactile display
对于设备的未来迭代，美国西北大学团队设想了一种可以与其他设备配对的技术。就像耳机使用蓝牙与我们的设备交互一样，VoxeLite有朝一日或许能与设备同步，将平坦光滑的屏幕转变为有纹理的界面。
