直观的虚拟现实开发了双峰“电子皮肤”

通过巧妙地利用磁场，来自亥姆霍兹-德森罗森多夫(HZDR)和林茨约翰尼斯开普勒大学的科学家开发了第一个既能处理非接触刺激又能处理触觉刺激的电子传感器。到目前为止，由于各种刺激的信号重叠，先前的尝试未能在单个设备上组合这些功能。由于该传感器可以轻松应用于人体皮肤，因此可以为虚拟现实和增强现实场景提供无缝交互平台。研究人员已经在科学杂志《自然通讯》上发表了研究结果。

人体最大的器官——皮肤——可能是人体最全面的部分。它不仅可以区分几秒钟内变化最大的刺激，还可以在很大范围内对信号强度进行分类。HZDR离子束物理与材料研究所的Denys Makarov博士领导的研究团队和林茨大学的Martin Kaltenbrunner教授领导的软电子实验室，成功地生产出了具有类似特性的电子对应物。科学家表示，他们的新传感器可以大大简化人与计算机之间的交互，正如Denys Makarov所说：“虚拟现实中的应用变得越来越复杂。因此，我们需要能够处理和区分多种交互模式的设备。”

然而，当前的系统通过仅记录物理触摸或者通过以非触摸方式跟踪对象来工作。这两种相互作用路径首次在传感器上结合，被科学家称为“磁微机电系统”。该出版物的第一作者，来自HZDR的金哥博士说：“我们的传感器处理不同区域的非接触和触觉交互的电信号，通过这种方式，可以实时区分刺激源并抑制刺激。来自其他来源的干扰影响。”这项工作基于科学家做出的非常规设计。

所有表面都是柔性的。

首先，他们在聚合物薄膜上制造了一种磁传感器，这种传感器依赖于所谓的巨磁阻(GMR)。接着，薄膜被硅基聚合物层(聚二甲基硅氧烷)密封，该聚合物层包含设计成与传感器精确对准的圆形空腔。在这个间隙中，研究人员将柔性永磁体与从其表面突出的金字塔形尖端结合在一起。马卡洛夫评论说：“结果更让人想起带有光学装饰的塑料包装。”“但这恰恰是我们传感器的优势之一。”这就是它保持如此灵活的原因：它完全适合所有环境。即使在弯曲条件下，它也能正常工作而不失去功能。因此，例如，很容易将传感器放置在指尖上。

科学家正是通过这种方式测试他们的发展。金哥详细解释：“在雏菊的叶子上，我们连接了一个永久磁铁，它的磁场指向与附着在平台上的磁铁相反的方向。”现在，当手指接近这个外部磁场时，GMR传感器的电阻会发生变化：它会下降。直到手指真的碰到树叶。此时由于内置永磁体被压得更靠近GMR传感器，叠加了外部磁场，所以突然上升。金哥说：“这是我们的m-MEMS平台能够在几秒钟内实现从无接触到触觉交互的明显转变的方式。”

点击而不是点击，点击，点击。

该团队进行的一项实验显示，这使得传感器能够选择性地控制物理和虚拟物体：在玻璃板上安装永久磁铁的物理学家投射出虚拟按钮，可以操纵真实条件，如室温或亮度。科学家可以使用贴有“电子皮肤”的手指，通过与永磁体的相互作用，首先选择所需的非接触虚拟功能。当手指触摸平板电脑时，m-MEMS平台会自动切换到触觉交互模式。然后可以使用轻压力或重压力，例如，相应地降低或升高室温。

研究人员将过去需要多次互动的活动减少到只有一次。马丁卡尔登布鲁纳说：“起初这听起来像是一小步。”“不过，从长远来看，可以在此基础上构建更好的人机界面。”除了虚拟现实空间，这种“电子皮肤”也可以在无菌环境下使用。外科医生可以在手术过程中使用传感器操作医疗设备，而无需触摸它们，这可以降低污染的风险。

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