香港城大研發超薄電子皮膚 個人化虛擬觸感體驗更逼真

2022/12/26

圖文引用自:singtao

許多人對竹子的印象不是美味的竹筍、就是高山上瘦削的箭竹,與建築鮮少有關聯,但近年以竹來創作的建築師都有令人驚豔的作品。曾獲第16屆中華民國傑出建築師的甘銘源,精心設計的長榮大學竹構集會堂11月啟用,擁有24公尺大跨距,「竹薄殼」結構系統為最大亮點,並有使用執照,證明了竹子可為永久性建築的材料。

現代建築中的綠色建築

近年,全球瘋狂追逐「碳中和」(Carbon Neutrality),希望企業在生產過程中,抵消自身產生的二氧化碳或溫室氣體排放量,達到相對「零排放」,該議題也從討論成為真正要落實的政策。建築營造業長年採用鋼筋混凝土(RC)工法,在全部能源的溫室氣體排放量中,占比超過四成,雖然不因進出口而受到法規約束,但其高耗能仍是眾矢之的。前幾個世代民居使用的竹、木建築,也因此躍升為此波「綠色顯學」的主角。

以木材為主的「綠色建築」在國內外都有具體成果,如瑞典Skellefteå市的Sara文化中心,即是20層樓的木構建築;台灣台中,則有一座以出挑外觀聞名的「台灣森科公司營運總部」5樓木建築大樓。

而竹子建築目前多以校園建築、舒活療癒的單層建築為主。以改變越南天際線聞名的建築師武重義,所設計的水上餐廳帶有療癒身心靈的功能;中國廣州的「豎梁社建築事務所」在長岐球場旁設計弧形竹廊,讓觀賽民眾可在此休息。國際建築大獎也設立「綠色建築」項目,獎勵建築師研究天然建材的多元可能。

[星島綜合報道] 透過觸感提升虛擬體驗成為新興趨勢,但市面上的觸感裝置一般較為笨重、受電線及傳輸線路等束縛。香港城市大學(城大)領導的研究團隊最近研發一套無線的電觸覺反饋系統「WeTac」,具備可供穿戴於手的超薄及柔軟材質,並藉由收集用家的個人化觸覺感應數據,目標為「元宇宙」帶來更傳神生動的虛擬觸感體驗。

新研發的系統於虛擬遊戲、運動及技術培訓、社交或遙控機械人等方面,具有龐大的應用潛力。城大生物醫學工程學系副教授于欣格博士帶領是次研究,他說︰「除了視覺和聽覺以外,觸覺反饋將進一步提升虛擬實境(virtual reality, VR 之體驗。故此,我們致力研發一套更輕薄、更柔軟、更緊貼皮膚的無線觸感介面,使用家穿戴在手時仍可自由運動,仿如第二層皮膚一樣。」

目前的觸感手套主要由氣泵和風管所構成,以電線及傳輸線路來供電和控制系統,嚴重影響VRAR等用家的沉浸式體驗。新研發的WeTac作為一套輕薄、柔軟、緊貼皮膚的無線電觸覺反饋系統,正有助解決上述提及的缺點。

這套系統由兩部分組成︰一個可貼於前臂的微型軟片式驅動器作為操控面板,以及一塊水凝膠電極手掌貼片作為觸感介面。

整個驅動器淨重19.2克,體積細小(5cm x 5cm x 2.1mm),能夠配戴在用家前臂之上,同時配備低功耗藍牙(Bluetooth low energy, BLE)及可充電的小型鋰離子電池,以作無線傳輸及供電操作之用。至於手掌貼片的厚度僅得220微米至1毫米,掌心至指尖位置都有電極覆蓋,即使轉換不同動作,都能展現其靈活性及保持有效觸覺感應。

于欣格解釋,現今觸覺技術遇到的另一難題時說︰「電觸覺是一種為用家帶來虛擬觸感體驗的有效方法。然而,每個人的觸覺敏感程度不一,相同的反饋強度在不同用家手中,可能有不一樣的感受。因此我們需要研發一套通用的工具,為不同用家調整相應的反饋參數。」

WeTac手掌貼片的超柔軟特性,使系統易於找出不同用家的閾值電流,從而計算手部不同位置最適合的反饋參數。根據個人化的電流數據,系統可因應手掌不同部位的敏感程度,提供適當的電觸覺刺激強度,避免觸感過弱,或過強而造成疼痛。通過上述方法,系統可把物件大小、停留時間長短等觸覺感受的時間和空間訊息,有效傳神地反饋到用家手上,為用家帶來更逼真的虛擬觸感體驗。

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