Информированное прикосновение к умным тканям подскажет вам, куда идти.

Jul 22, 2023

Персональные устройства передают нашему зрению и слуху практически неограниченные потоки информации, оставляя при этом наше осязание по большей части… нетронутым.

Носимое устройство на тканевой основе, разработанное инженерами Университета Райса, могло бы помочь навести порядок, улучшить — а в случае нарушений — компенсировать недостатки зрительных и слуховых сигналов, задействуя этот малоиспользуемый сенсорный ресурс.

«Технологии медленно внедряют тактильные ощущения или коммуникацию, основанную на осязании», — сказал Барклай Джумет, аспирант машиностроения, ведущий автор исследования, опубликованного в Device. «Из технологий, включающих тактильные ощущения, носимые устройства часто по-прежнему требуют громоздкого внешнего оборудования для предоставления сложных сигналов, что ограничивает их использование в повседневной деятельности».

Система тактильных аксессуаров, созданная Дэниелом Престоном и Марсией О'Мэлли в лабораториях Райс, снижает потребность в аппаратном обеспечении за счет программирования тактильных сигналов в текстильную структуру носимых устройств с использованием жидкостного управления, основываясь на подходе, описанном в предыдущей работе.

«При использовании традиционной системы управления, использующей напряжение и ток, вам обычно потребуется множество электронных входов для получения сложных тактильных сигналов», — сказал Престон, доцент кафедры машиностроения в Райсе, чья лаборатория исследует пересечение энергии, материалов и жидкостей. «В этом устройстве мы переложили большую часть этой сложности на жидкостный контроллер, и нам требуется лишь очень ограниченное количество электронных входов для обеспечения сложной тактильной стимуляции».

Носимые устройства, состоящие из ремня и текстильных рукавов, полагаются на жидкостные сигналы, такие как давление и скорость потока, для управления доставкой сложных тактильных сигналов, включая такие ощущения, как вибрация, постукивание и сжатие. Небольшой, легкий резервуар с углекислым газом, прикрепленный к ремню, питает герметичные контуры, встроенные в термосвариваемый текстиль, заставляя пакеты размером в четверть — до шести на каждом рукаве — надуваться с различной силой и частотой.

В эксперименте, демонстрирующем полезность устройства для реальной навигации, эти подсказки служили указаниями, направляющими пользователя по маршруту длиной в милю по улицам Хьюстона. В другом эксперименте пользователь обрисовывал невидимые части тетриса на поле, следуя указаниям, передаваемым ему через тактильную ткань.

«Ремень включает в себя уменьшенную версию электронной системы управления, которая в противном случае могла бы потребоваться», — сказал Джумет. «В данном случае у нас было двенадцать мешочков на двух рукавах, которые постепенно надувались, указывая одно из четырех направлений: вперед, назад, влево или вправо. Таким образом, вместо того, чтобы требовать двенадцать электронных входов, мы встраиваем всю эту сложность в корпус и можем использовать только четыре входа — сокращение на две трети.

«В будущем эту технологию можно будет напрямую интегрировать с навигационными системами, так что сам текстиль, из которого состоит одежда, сможет подсказывать пользователям, в каком направлении идти, не напрягая их и без того перегруженные зрительные и слуховые чувства — например, необходимость сверяться с картой или слушайте виртуального помощника».

Кроме того, носимое текстильное устройство может включать в себя другие механизмы восприятия и управления, которые позволят пользователям с ограниченным зрением или слухом обнаруживать препятствия и перемещаться в динамичной среде в режиме реального времени.

«Подобные устройства могут быть полезны, например, для людей, страдающих потерей слуха», — сказал О'Мэлли, заведующий кафедрой машиностроения и семейный профессор Томаса Майкла Паноса в области машиностроения, электротехники и вычислительной техники, биоинженерии и компьютеров. Наука в Райсе.

Кохлеарные имплантаты могут восстановить восприятие речи у людей с тяжелой потерей слуха, но литература показывает, что эти люди все еще с трудом понимают речь в шумной обстановке и могут испытывать трудности с обнаружением источников звуков. Тактильная обратная связь может повысить эффективность кохлеарного имплантата или облегчить пациентам чтение по губам.