加州大学圣地亚哥分校科研团队近期研发出一款全新可穿戴触觉设备N2D Haptic Glove,成为业内首款可同时为多根手指提供二维平面力反馈的轻量化手套装置。该设备有效弥补了传统虚拟交互触觉缺失的短板,显著提升VR训练、远程操控与模仿学习场景的操作真实度与精准度,为人机交互技术升级提供全新解决方案。
在传统虚拟操控场景中,操作人员仅能依靠视觉判断接触力度,缺乏真实触觉反馈,极易出现施力过度、力度把控不准、操作失衡等问题。目前市面上多数触觉手套仅支持振动反馈或单一方向阻力,无法还原按压、滑动、推拉等复杂动作的多维受力细节,极大限制了精细作业的交互体验。
针对这一行业痛点,N2D Haptic Glove完成技术革新,依托内置绞盘驱动结构与无刷电机系统,可精准将虚拟接触力转化为指尖可感知的二维平面作用力,让用户精准捕捉横向、轴向受力变化。
据悉,这款手套主要适配拇指、食指、中指三根核心操作手指,每根手指配备双主动自由度驱动结构,可灵活输出平面推拉力。设备创新将电机固定于手背基座,搭配轻量化连杆设计,既保留手指完整的自然活动幅度,又规避了电机晃动带来的惯性干扰,整机重量仅562克。设备搭载高性能微控制器与磁场定向控制技术,依托ROS系统可与外部机械臂实现实时数据联动,响应精准高效。
多项实测数据印证了设备的出色性能,其圆形力轨迹平均跟踪误差极低,双向误差数值极小,力方向精准偏差仅2.81度。在志愿者对照测试中,相较于纯视觉操控、一维阻力反馈模式,二维平面反馈可大幅降低按压操作的力度误差,100克目标按压任务中,操作中位误差实现大幅优化,精准度提升效果显著。同时用户主观测评显示,二维力反馈能有效降低脑力负荷,提升操作满意度。
团队也坦诚设备现存短板,目前仅支持三指适配,拓展五指版本后整机重量将升至780克,长期佩戴易产生疲劳感,且低力度精细操作存在电机死区问题。未来团队将通过电机小型化、新材料迭代优化性能,推动设备落地手术远程操控、虚拟实训、智能模仿学习等高端场景。