Science Robotics | Haptiknit：可穿戴技术新前沿

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斯坦福工程学院的研究人员开发出一种轻便舒适的针织袖套，利用基于压力的触觉来模拟触觉，为可穿戴设备开辟了新的可能性。相关研究工作以“Haptiknit: Distributed stiffness knitting for wearable haptics”为题发表于《Science Robotics》。

可穿戴触觉设备提供基于触摸的反馈，在虚拟现实中提供更身临其境的体验，帮助康复，并为无声交流创造新的可能性。大多数当前设备依赖于振动，因为基于压力的触觉通常需要用户佩戴笨重的外骨骼或结构。

现在，斯坦福工程学院的研究人员开发出一种舒适、灵活的针织袖套，称为 Haptiknit，可提供逼真的基于压力的触觉反馈。他们的设计于 12 月 18 日发表在《科学机器人》杂志上，表明在某些应用中，压力可能比振动更有效，并标志着一种新型触觉设备的开始。

Haptiknit系统概述

本研究资深作者，斯坦福大学 Richard W. Weiland 教授说：“他们的设计表明，在某些应用中，压力可能比振动更有效，这标志着迈向新型触觉设备的第一步。这种设备更轻便、更耐磨、更舒适。”

使用拓扑变化和粘合纤维来改变刚度

Okamura 和她的团队设计了一个使用压力致动器的电池供电气动系统，压力致动器是一种可以快速充满空气的小型充气袋。然而，他们需要一种方法来将这些袋子固定在皮肤上，而不依赖于笨重的外骨骼。

Du Pasquier 的爱好是做衣服，他意识到针织面料可能是解决方案。研究人员设计了一种柔软的织物，在某些区域会变得坚硬，以便将压力执行器固定在皮肤上，而在其他区域则保持柔韧性，以便活动和舒适。

他们与麻省理工学院自组装实验室合作，使用针织机生产了 Haptiknit 原型，该原型具有可容纳两排八个执行器的空间。套管主要由尼龙和棉制成，执行器背衬区域加入了热塑性纤维。编织完成后，研究人员加热熔化热塑性纤维，使其变硬，使这些区域变硬。

“软体机器人领域的一个挑战是如何将硬物和软物粘合在一起——它们往往会分层。但将这些纤维放入针织物中，就可以实现从硬部分到软部分的完全无缝过渡，因为它是一种连续的织物，”Okamura 补充道。

Haptiknit的潜在应用

研究人员让 32 名用户测试了 Haptiknit 原型，发现参与者能够更准确地识别压力执行器上的单个触摸的位置，而不是类似排列的振动装置。他们还尝试以不同的速度连续给执行器充气，以模拟连续抚摸的感觉，而不是离散触摸（或感觉蜘蛛在手臂上爬行的不适感）。参与者普遍发现，与振动不同，更快、重叠的压痕会产生连续抚摸的感觉。

在第三项测试中，参与者被要求识别通过压力信号传达的六种情绪——关注、感激、快乐、平静、爱和悲伤。使用之前研究中建立的触摸模式，参与者以高于偶然的概率正确识别了这些情绪，尽管“平静”和“爱”的手势很容易混淆。