2008-06-08

研究者設計OK繃大小的「觸覺」顯示器

Researchers Design Band-Aid-Size Tactile Display
http://www.physorg.com/news131968663.html

June 06, 2008
By Lisa Zyga

※ 譯註:Band-Aid 為嬌生商品名,即現在大所熟知的OK繃。

目前,我們透過電腦的視覺與聽覺功能取得大部分資訊。但如同韓國研究者所指,人體上分佈最廣的感覺是觸覺。雖然某些觸覺電腦裝置確實存在,研究者仍嘗試以觸覺顯示器(tactile display)的發展,那如同OK繃一樣能包覆你的手指,完整利用這種被忽略的感覺。

在 IEEE Transactions on Robotics 即將發刊的一期中,Ig Mo Koo、Hyouk Ryeol Choi 以及來自於成均館大學(Sungkyunkwan University)以及 Nevada 大學的共同作者解釋他們如何基於軟性致動器(soft actuator)技術設計這種創新的觸覺顯示器。

克服當前堅硬與笨重的裝置,這種新顯示器較柔軟且具有彈性,足以包覆人體任何部位,例如:指尖、手掌或手臂。

"這種可穿戴式觸覺顯示器與一般的觸覺顯示器相較,最大的優勢在於彈性(flexibility)," Koo 表示。"當你在某種非平面表面上,如人類皮膚,應用某一正常裝置時,要透過其外形刺激整個皮膚是是不可能的。然而,在可穿戴觸覺顯示器的例子中,因為它的彈性,故能適用於各種表面而沒有刺激範圍的限制。"

研究者們希望這種軟性顯示器能為視覺受損者提供一種通訊方法(例如,像Braille 盲人點字一樣)。它也能當成一種觸覺顯示織物、虛擬實境鍵盤使用、遠距外科手術手套(tele-surgical glove)、遠距觸覺傳送系統(tele-feeling transferring system)等使用。

"讓我們假設某人需要手套型可穿戴觸覺顯示器," Koo 說。"當我們利用某種正常裝置來製造它時,刺激元件只能附加在一個受限範圍內。但如果我們以一種可穿戴式觸覺顯示器開發時,就不只是能在製程中造出手套型,還能將刺激元件應用到整個手套上。"

這種顯示器的關鍵材料是一種電致動聚合物(electroactive polymer),那能夠刺激皮膚而不會使用任何額外的電機傳動裝置。這種聚合物由八層介電彈性體致動薄膜(dielectric elastomer actuator films)組成,那已透過一種特殊樣式(pattern)噴塗電極。

除了有一層保護層將電極與皮膚隔離外,整個聚合物薄片大約是 210 微米厚在他們的研究中,研究者造出 11 x 14 mm 的薄片,同時邊緣有魔鬼氈,並且將它捲成頂針形,以便能套在手指上。

當電極在整個薄膜上感應出電壓時,這種顯示器能傳遞資訊給穿戴者。電壓能使薄膜向內壓縮與向外擴展。這麼做的時候,薄膜會在穿戴者的皮膚上施壓,引起一種「溫和的感覺」。如同大部分聚合物,這種裝置是種超彈性體(hyperelastic),意即它能夠經歷大規模的彈性伸縮並恢復其原本形狀。

這種簡單的刺激機制,那並不需要複雜的電子學,與當前顯示器相較是具有最大優勢的軟性觸覺顯示器之一。

它的其他好處包括有效的電力使用、具成本效益以及容易製造。如同研究者所提,這種新顯示器的力量與取代價值比考慮過的最理想值要低,那可能將其應用限制在特定領域。

Koo 補充,在未來該團隊打算改善顯示效能,以及開發如遠距感覺傳輸系統與手套形觸覺顯示裝置這樣的應用。

※ 相關報導:

* Development of Soft-Actuator-Based Wearable Tactile Display
http://dx.doi.org/10.1109/TRO.2008.921561
Koo, I.M.; Jung, K.; Koo, J.C.; Nam, J.-D.; Lee, Y.K.;
Choi, H.R.
IEEE Transactions on Robotics
Volume 24, Issue 3, June 2008 Page(s):549 - 558
doi: 10.1109/TRO.2008.921561
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1 則留言:

fsj 提到...

賽格威發明者 新代表作

【記者陳穎芃/綜合外電報導】 2010-04-27 工商時報

美國發明家卡門(Dean Kamen)繼多年前開發賽格威(Segway)電動車後,最新發明是為美國國防部研發的仿生學義肢「DEKA Arm」。

2001年卡門推出賽格威系列電動車時,曾希望這款電動機車能代替汽車成為主流交通工具。當時包括矽谷創投業者Kleiner Perkins、瑞士信貸和卡門本人一共投資1億美元進行商品化,不料上市後的賽格威電動車價格過高又缺乏實用性,導致這項發明始終無法成為主流。

當時的失敗並未澆熄卡門對發明的熱情,於是卡門多年來陸續開發了多項創新產品,其中包括近期為國防部研發的DEKA Arm。這項發明是結合低耗電晶片、固態加速度計及高效能電池所製造的仿生學手臂,目的在輔助手臂傷殘的官兵恢復行為能力。

此外,卡門創辦的DEKA研究室近期還發表一款名為「Stirling」的生態能引擎,能將牛糞、雜草及其他天然廢棄物轉換成生態能發電,期望未來能運用在電動車及開發中國家的淨水系統。

現年59歲的卡門從小喜愛發明,但為了獲得足夠資金來滿足自己的喜好,卡門也懂得借助大企業的財力。卡門20歲時發明的「AutoSyringe」醫療用幫浦吸引製藥業者百特(Baxter)以數百萬美元買下技術,隨後包括嬌生、Davol等大型企業也陸續買下卡門的多項技術或專利授權。

卡門表示:「我需要這些資金來支持我的夢想,那就是為全球提供潔淨的水與能源。」卡門除了鼓勵DEKA研究室的300名工程師不斷創新之外,也從過去的失敗中了解創新科技不僅需要時間醞釀與團隊努力,也需要提供合理的價格才能普及社會。

卡門先前為可口可樂開發的「Slingshot」蒸汽壓縮蒸餾機能將泥水蒸餾成飲用水,但每台製造成本高達數千美元,因此卡門希望透過可口可樂在全球的經銷網絡銷售這項新發明,以達到量產降低成本的目標。