• 1.摘要
  • 2.基本信息
  • 3.基本介绍
  • 4.应用趋势

haptics

力触觉(Haptics)的感知是人类最容易忽视,也是无所不在的一种对环境的感知能力。原始的力触觉是现代生物的感知,视觉,听觉,嗅觉,痛觉和其他一切感知之母。我们简单把力触觉(Haptics)分为三个大类:人类感知(生物神经)机器感知(各类传感器)计算机虚拟感知(数学建模)在人与人交流,人与机器交流,人与计算机交流的过程中,我们定义了环境和交流的方式。 力触觉在交流中,也起着不可忽视的作用随着技术的不断突破,我们将从影视时代进入虚拟现实时代,机器人(或者说人工智能)最终会成为这颗美丽星球的主流。而力反馈技术,将在这个进化中,起到不可磨灭的作用。

基本信息

  • 中文名

    力触觉

  • 外文名

    haptics

基本介绍

Haptics通过硬件与软件结合的触觉反馈机制,模拟人的真实触觉体验。由于人体感受机制复杂,对Haptics技术做清晰地分类并不容易,不过从感受输入的角度,大致可以分为对表皮,以及对肌肉中感受器刺激两类。

对普通人来说,前者其实并不陌生,手机上的“振动”就是一种表皮Haptics技术,不过许多人的误解也源于此——认为Haptics等同于 “振动”。事实上这项技术远非如此简单,只是因为振动技术容易实现,而且商业化产品成熟低价。振动其实只是Haptics领域的很小一部分,在许多场景下 (例如按键反馈),以振动作为触觉反馈的效果都不够好。

而与这两类输入对应的技术则五花八门,跨越的技术领域特别广泛。这也要求Haptics研究者需要了解许多领域的知识。以振动反馈为例,不但要 从电子工程和机械学角度知道如何最有效地利用电能、设计原件结构,还需从心理学角度了解人体对哪些频率的振动最为敏感。不过,这也是从事Haptics领 域研究的乐趣之一——尤其是对兴趣广泛的研究者来说。

生活中的诸多不便都可能藉由Haptics技术的引入得到解决。比如,人们在面对面交谈时,一方看手表的动作往往会引发对方不适,倘若手表镜面 应用了Haptics技术,只需手指轻轻一摸,便能知晓准确时间,这类生活中的窘境便迎刃而解。另外一个例子是网购:现实中,我们通过触摸感受材料的质地 与纹理,网购则无法实现这一点,随着Haptics技术的发展,如果平板电脑将来能模拟商品的真实纹理与质地,那么网购体验将会有革命性的提升。

应用趋势

力触觉(Haptics)将推动远程医疗进入具有现场沉浸感的状态

力触觉技术可以传递压力,温度、纹理、速度、加速度、震动等各种信息,就像人在现场真正的触摸一样,反馈给操作者真实的感受。

很多学者据此认为,力触觉技术将在人工智能的进化中起着不可磨灭的作用。

按照Okamura教授的说法,即使是健康人,也需要力触觉技术,比如力触觉技术可以帮助人类远离危险和复杂的工作环境或者危险场所,甚至与战争有关的场景排雷、拆弹等。

但是对于普通百姓而言,最有价值的应用当属于医疗和教育两个领域。这一点其实从Okamura教授的研究团队主要资助捐助者也可以窥见一斑:美国国家科学基金会和美国国家卫生研究院。

在医疗应用上,Okamura教授认为,远程手术机器人最大的挑战就是医生对远程的操作不能获得现场手术般的感受,从而不能精准的控制机器人,将会给病人带来痛苦和灾难。

在现场的对比的外伤缝合外科视频中,我们看到应用了力触觉反馈技术的远程外科机器人没有把线弄断,这是因为操作者能够感受到拉扯线的张力大小。

众所周知,医疗资源的不均衡是我们人类社会面临的重要挑战之一,远程医疗技术大部分的应还停留在通过视频望闻问切,远程会诊的阶段。

力触觉技术的出现和医疗机器人技术的结合,我相信将改变医疗资源的配置模式,而这种配置模式,是不以牺牲治疗效果和病人安全为代价的。

 力触觉(Haptics)将改变在线教育为学生创造可感知的教学

教育是力触觉技术将发挥重大价值的另一外一个领域。在教育行业的Haptics仪器已经开始应用在数学、物理学教学中,帮助学生们更好的理解理论概念。

尤其是在K12领域,Okamura教授的团队开发了一个名为"Rumble pack”的游戏,这是一个手提式的虚拟现实环境下的视频游戏,帮助学生们理解物理概念。

在美国,为小学学生和老师开发的力触觉设备已经开始使用。