加州大学触觉手套可为多指提供二维方向力反馈
可为多指提供二维方向力反馈
（映维网Nweon 2026年06月29日）加州大学圣地亚哥分校研究团队日前介绍了一款名为N2D Haptic Glove的可穿戴触觉设备。设备据称是首款能够为多个手指同时提供平面（二维）方向力反馈的轻量化装置，可提升虚拟现实训练及模仿学习等场景下的操作精度与真实感。
在虚拟交互领域，操作员常依赖视觉判断接触力，缺乏方向触觉容易导致误判、过度施力或控制不稳。现有多数触觉手套仅提供振动或单一方向的阻力反馈，难以传递如戳、推、滑等动作中的轴向与横向力信息。N2D手套通过在手指连杆系统中集成绞盘驱动与无刷电机，将计算出的接触力转化为指尖可感知的平面方向力，从而帮助操作员更准确地感知与控制接触力。
手套目前覆盖拇指、食指和中指，每个手指配备两个主动自由度，通过电机驱动连杆在指尖产生平面内的推拉力。连杆结构保留了手指自然屈伸及内收外展的关节活动范围，并将电机固定在手背基座，避免额外惯性干扰。整体重量约562克，控制部分采用Teensy 4.1微控制器与磁场定向控制技术，力指令通过 ROS 系统与外部机械臂实时交互。
团队进行了多项验证。在力跟踪测试中，手套对圆形力轨迹的跟踪误差均值约为0.032N（x 方向）和0.014N（z 方向），方向误差约2.81度，表明其能较准确地呈现平面力方向。
用户研究共招募多名志愿者，通过遥操作Franka机械臂和灵巧手向数字秤按压至目标重量，比较三种反馈模式：无触觉、一维阻力反馈和二维平面反馈。在轴向按压（指尖触按）任务中，二维反馈显著降低了绝对力误差。例如，在100g目标下，中位误差从纯视觉模式的50.25g降至二维反馈的21.20g（p=1.43×10⁻⁵）；在50g任务中同样有改善趋势。在横向按压任务中，有触觉反馈（一维或二维）均优于纯视觉，但一维与二维之间未观察到显著差异。
主观评估（NASA-TLX）显示，使用二维反馈时参与者报告更低脑力负担和更高表现满意度，但也反映手套重量对体力负担有一定影响。
需要注意的是，团队指出，当前设计仅支持三指，若扩展到五指重量预计增至约780克，长期佩戴可能疲劳。另外，低力输出区存在电机死区，影响极精细任务。不过，未来电机小型化和材料优化有望改善。研究人员表示，所述手套计划用于手术遥操作、虚拟训练及模仿学习等方向。
