Как превратить кожу в «тактильный дисплей»

В США разрабатываются интерфейсы «компьютер — человек» нового типа, основанные на передаче информации через кожный покров.
Возможно, не за горами времена, когда носимые компьютерные устройства и даже предметы одежды смогут при помощи пульсаций и вибраций подавать пользователю навигационные инструкции и оповещать о различных событиях. В Массачусетском технологическом институте (США) разрабатываются технологии, позволяющие превратить кожный покров человека в большой «тактильный дисплей».


Дело в том, что на коже расположено приблизительно такое же количество сенсорных рецепторов, как и на сетчатке глаза. И если во втором случае они сосредоточены в относительно небольшой по размеру области, то в первом — распределены по площади около 2 м². Иными словами, кожный покров может стать мощным инструментом для получения различной информации.

Но есть определённые сложности с интерпретацией тактильных ощущений в различных частях тела. К примеру, человек может быть более восприимчив к вибрациям и пульсациям на ладони, нежели на предплечье. Кроме того, немаловажную роль в восприятии играют тип и интенсивность тактильного воздействия.


Для определения оптимальных характеристик тактильных сигналов и области их приложения исследователи создали систему, с высокой точностью отслеживающую распространение вибраций внутри кожного покрова в трёх измерениях. Она включает массив из восьми акселерометров и один вибромотор, аналогичный тем, что применяются в сотовых аппаратах.

В испытаниях участвовали восемь добровольцев, не имеющих проблем со здоровьем. Вибрации генерировались в зоне ладони, предплечья и бедра. Оказалось, что во всех случаях колебания от мотора затухают в пределах 8 мм от точки возникновения.


Кроме того, изучались ощущения от воздействия массива из девяти вибромоторов в конфигурации 3×3. В этом случае большинство испытуемых ощущали колебания на коже в пределах 24 мм.

Точность определения места возникновения колебаний у ладоней оказалась выше, чем у предплечья или бедра. Кроме того, установлено, что проще идентифицировать источники колебаний в угловых точках матрицы.

Выяснилось также, что человеческая кожа уменьшает интенсивность прикладываемых вибраций на 28%. Этот факт необходимо учитывать при определении оптимальной силы тактильных воздействий.

В целом, как ожидается, результаты исследования помогут в создании принципиально новых интерфейсов взаимодействия человека и компьютерных устройств. Носимые «тактильные дисплеи», по задумке авторов работы, могут использоваться пожарными для навигации внутри горящих зданий или спасателями в зонах бедствий. Кроме того, такие изделия пригодятся слабовидящим и незрячим людям.

Результаты исследования опубликованы в журнале IEEE Transactions on Haptics..

Подготовлено по материалам Wired.