城大研发无线柔软“电子皮肤” 可于虚拟世界达至触感互动
透过互联网感受彼此的拥抱再不是遥不可及的幻想。香港城市大学（城大）研究团队最近开发一套无线、柔软的“电子皮肤”（e-skin），能够同步兼具感应、传递触感、和令触感再现的双重功能，并可形成一个用户对应多个用户的触感互动网络，对提升远程通信的沉浸式体验，有庞大应用潜力。
城大生物医学工程学系副教授于欣格博士说：“随着虚拟实境（virtual reality, VR）和扩增实境（augmented reality, AR）技术不断发展，单纯提供视觉、听觉的感受，已经不足以建构完整的沉浸式体验，而触感通信将会为‘元宇宙’之间的互动带来革命性影响。”
现时，市面上有不少触感介面设备，可在虚拟世界内里摸拟触觉感受，但同一介面只能提供触感感应或触觉反馈的单向功能。新研发的电子皮肤则综合了上述两项功能，为一套可同时提供触感信息感应和触觉感受重现的双重介面。
皮肤贴片装置提供触感信息传感和触感再现的综合功能
团队研发的电子皮肤有16颗柔软的“致动器”（同为传感器），以“4X4”颗的阵式排列，另有一个微型控制器、一个蓝牙装置，以及一块备有不同电子器件的柔性电路板。全部组件合成以后，成为一块长10厘米、阔7厘米、厚度4.2毫米的“电子皮肤贴片”。
尤如按钮的致动器是电子皮肤核心部分，面积相当于港元一毫硬币。每一颗致动器具有一套柔性线圈、一个软硅胶支架、一块磁铁和一层聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane, PDMS）薄膜；可透过电磁感应来运作，达至触感感应和触觉反馈感应的功能。
当有外力按压和松开致动器，致动器内的组件会因电磁感应引发电流，再向另一电子皮肤的相应致动器传递电子信号。而当发送者愈用力、愈深入按压致动器，另一电子皮肤所产生的触觉再现就会愈强烈，持续时间亦会愈长。
电子皮肤内的电路板有一套“模数转换器”（analog-to-digital converters），可将致动器产生的电子信号转换为数据信息，再通过蓝牙将信息传送至另一套电子皮肤的致动器。
当接收一方的电子皮肤收到相关信号，就会再次产生电流和引发物理振动，从而再现触觉反馈感应。整个过程可相反运作，倒转由接收一方的电子皮肤向发送者的相应致动器，传送触感振动信息。
虽然每一颗致动器只能同时执行一项功能，但电子皮肤的其余15颗致动器可相互补足，执行传感或触感再现的工作，令这一套新研发的电子皮肤可实现同步的双向触感传送。
触感物联网具备广泛应用潜力
于博士说：“我们的电子皮肤可以与蓝牙设备相互通信，再透过互联网传输数据至智能手机或电脑，实现远距离的触感传送，形成一对一或者一对多用户的触感物联网（IoT）系统。不同地方的亲朋好友将可透过电子皮肤来‘感受’彼此。这一套新研发的触感模式可克服地域限制，大大减低人际间交流的距离感。”
研究团队下一步将专注于视障人士佩戴电子皮肤的实际应用，例如执行远程定向引导、或阅读点子盲文等功能。
上述研究成果已于科学期刊《科学进展》（Science Advances）上发表，题为〈Touch IoT enabled by wireless self-sensing and haptic-reproducing electronic skin〉。
研究的共同第一作者为曾任于博士团队博士后的李登峰博士、城大生物医学工程学系博士后姚宽明博士、生物医学工程学系博士研究生周靖昆先生和何嘉辉先生，以及来自大连理工大学的刘思彤小姐。通讯作者为于博士、大连理工大学解兆谦教授，以及腾讯机器人实验室（Robotics X）戴媛博士。研究得到城大和香港研究资助局的支持。
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