可感知刺激和信号分类

新型“电子皮肤”让人与虚拟现实互动更真实

科技日报讯 (记者顾钢)德国亥姆霍茨德累斯顿—罗森多夫研究中心(HZDR)和奥地利林茨大学合作，率先开发出一种可同时处理非接触和直接接触刺激的电子传感器。该传感器可轻松用于人体皮肤，让人与虚拟或增强现实环境更直观、自然地互动。

皮肤是人体最大的器官，功能丰富。它不仅可以在几秒钟内区分刺激，而且可以在很宽的范围内对信号强度进行分类。HZDR离子束物理和材料研究所的丹尼斯·马卡洛夫博士和林茨大学软电子实验室的马丁·卡滕布伦纳教授成功制成了具有类似特性的“电子皮肤”。

据介绍，新型传感器可以极大地简化人机之间的交互。马卡洛夫说：“虚拟现实应用正变得越来越复杂。所以我们需要结合不同交互方法的连接设备。”以前的系统只能通过实际触摸或非接触技术手段跟踪对象来运行。现在，这两个途径首次在传感器上结合在一起，称之为“磁性微机电系统”(m-MEMS)。

HZDR华人科学家葛进解释说：“我们的传感器处理不同区域中非接触和触觉相互作用的电信号”，可以实时区分刺激源，并隐藏其他来源的影响。

为制造这种“电子皮肤”传感器，研究人员进行了不寻常的设计：他们首先在晶圆聚合物膜上连接了一个巨磁电阻的磁传感器，该膜封闭了恰好位于第二硅基聚合物层中间的孔，在这个圆形凹槽中插入了一个永磁铁。

马卡洛夫说，这种结构能让传感器保持极高灵活性，即使在弯曲条件下，也可以正常工作。实验表明，传感器可以有针对性地控制物理和虚拟物体，研究人员将虚拟按钮投射到一块装有永磁体的玻璃板上，可以显示真实条件，例如室温、亮度或操控。通过与永磁体的相互作用，能够选择期望的虚拟功能。

研究人员说，以前需要多次交互的一项操作可能缩减为一次。卡滕布伦纳称：“这听起来似乎是很小的进步，但从长远来看，可以在此基础上建立更好的人机界面。”例如，除了虚拟现实外，“电子皮肤”也可以在无菌环境中使用。外科医生可以使用传感器来操作医疗设备，而在治疗过程中无需接触，这将降低污染的风险。

王禹