Thiết bị không dây trong thế giới ảo

Thiết bị có thể đeo trên người, đủ gọn để người dùng tự do thao tác. Một nhóm nhà nghiên cứu Đại học Thành phố Hồng Kông (CityU) dẫn đầu gần đây đã phát triển một hệ thống giao diện xúc giác không dây tiên tiến (gọi là WeTac) được đeo trên tay, có các tính năng mềm mại, siêu mỏng và thu thập dữ liệu cảm giác xúc giác được cá nhân hóa để mang lại cảm giác chạm sống động kinh nghiệm trong metaverse.

Tiến sĩ Yu Xinge, Phó Giáo sư Khoa Kỹ thuật Y sinh (BME) tại CityU và người đứng đầu nghiên cứu cho biết: “Hệ thống này có tiềm năng ứng dụng trong chơi game, thể thao và đào tạo kỹ năng, hoạt động xã hội và điều khiển robot từ xa. Phản hồi cảm ứng có tiềm năng rất lớn, cùng với thông tin hình ảnh và âm thanh, trong thực tế ảo (VR). Vì vậy chúng tôi tiếp tục cố gắng làm cho giao diện xúc giác mỏng hơn, mềm hơn, nhỏ gọn hơn và không dây, để có thể thoải mái sử dụng trên tay, giống như làn da thứ hai”.

Cùng với Giáo sư Li Wenjung, Giáo sư Chủ tịch khoa Kỹ thuật Cơ khí (MNE) - Tiến sĩ Wang Lidai, Phó Giáo sư khoa Kỹ thuật Y sinh (BME) và một số cộng tác viên khác; nhóm của Tiến sĩ Yu phát triển WeTac, một ứng dụng siêu linh hoạt, không dây, hệ thống VR da tích hợp. Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Machine Intelligence.

Miếng dán tay nhẹ, không dây, có thể đeo thay cho găng tay cồng kềnh

Găng tay haptic hiện tại chủ yếu dựa vào máy bơm và ống dẫn khí cồng kềnh, được cấp nguồn và điều khiển thông qua một loạt dây và cáp, điều này cản trở rất lớn trải nghiệm nhập vai của người dùng VR và thực tế tăng cường (AR). WeTac mới được phát triển khắc phục những thiếu sót này bằng hệ thống điện xúc không dây mềm, siêu mỏng, tích hợp trên da.

Hệ thống bao gồm 2 phần: một bộ điều khiển mềm thu nhỏ, được gắn vào cẳng tay dưới dạng bảng điều khiển và miếng dán tay điện cực dựa trên hydrogel làm giao diện xúc giác. Toàn bộ bộ phận điều khiển chỉ nặng 19,2g và nhỏ gọn (5cm x 5cm x 2,1mm) đủ để gắn trên cánh tay. Hệ thống sử dụng giao tiếp không dây Bluetooth năng lượng thấp (BLE) và một pin lithium-ion nhỏ có thể sạc lại. Miếng dán tay chỉ dày từ 220 µm đến 1mm, có mạng điện cực ở lòng bàn tay. Hệ thống thể hiện sự linh hoạt tuyệt vời và đảm bảo phản hồi hiệu quả trong mọi tư thế và cử chỉ khác nhau.

Mật độ điểm ảnh cao cho trải nghiệm cá nhân hóa

Tiến sĩ Yu giải thích: “Kích thích điện là phương pháp tốt cung cấp cảm ứng ảo hiệu quả cho người dùng. Tuy nhiên, do mỗi cá nhân có độ nhạy cảm khác nhau nên cường độ phản hồi giống nhau có thể được cảm nhận khác nhau trên tay những người dùng khác nhau. Vì vậy, chúng tôi cần tùy chỉnh các tham số phản hồi cho phù hợp để cung cấp một công cụ chung cho tất cả người dùng nhằm loại bỏ một nút cổ chai lớn khác trong công nghệ haptic hiện tại”.

Tính năng siêu mềm của WeTac cho phép dễ dàng lập bản đồ các dòng điện ngưỡng cho người dùng cá nhân để xác định các tham số được tối ưu hóa cho từng bộ phận của bàn tay. Dựa trên dữ liệu ngưỡng được cá nhân hóa, phản hồi xúc tác điện được gửi đến bất kỳ bộ phận nào của bàn tay theo yêu cầu trong phạm vi cường độ phù hợp nhằm tránh gây đau hoặc quá yếu để cảm nhận được. Bằng cách này, thông tin xúc giác ảo - bao gồm loạt chuỗi không gian và thời gian - được tái tạo một cách trung thực trên toàn bộ bàn tay.

Các miếng vá WeTac được đeo trên tay cung cấp các mẫu phản hồi không gian -  thời gian có thể lập trình, với 32 điểm ảnh kích thích điện xúc trên lòng bàn tay thay vì chỉ trên đầu ngón tay. Khoảng cách trung bình từ tâm đến tâm giữa các điện cực là khoảng 13mm, cung cấp phạm vi bao phủ rộng trên toàn bộ bàn tay. Thiết bị có một số biện pháp an toàn tích hợp bảo vệ người dùng khỏi bị điện giật và nhiệt độ thiết bị được duy trì ở mức tương đối thấp, từ 27 đến 35,5°C nhằm tránh gây ra bất kỳ sự khó chịu nào về nhiệt trong quá trình hoạt động liên tục.

Nhiều ứng dụng tiềm năng

WeTac được tích hợp thành công vào mọi kịch bản VR và AR, đồng thời được đồng bộ hóa với tay robot thông qua giao tiếp BLE. Với kích thước thu nhỏ, định dạng đeo được và không dây cũng như chiến lược phản hồi định hướng theo độ nhạy, WeTac giúp phản hồi xúc giác trong tay trở nên dễ dàng và thân thiện với người dùng hơn nhiều. Người dùng có thể cảm nhận các vật thể ảo trong nhiều tình huống khác nhau - chẳng hạn như nắm quả bóng tennis trong luyện tập thể thao, chạm vào cây xương rồng hoặc cảm nhận con chuột chạy trên tay trong mọi hoạt động xã hội, chơi game ảo,...

Tiến sĩ Yu bình luận: “Chúng tôi tin đây là một công cụ mạnh mẽ cung cấp cảm ứng ảo và là nguồn cảm hứng cho sự phát triển của siêu dữ liệu,giao diện người - máy (HMI) và nhiều lĩnh vực khác”.