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可拉伸的類似於面板的冷卻/加熱裝置,用於虛擬現實中的人工熱感重建

除了視覺和觸覺感覺外,面板上溫度感引起的熱感覺還可以提供有關環境和物體的豐富物理資訊。只需觸控一下物體,即可感測到相對溫度,甚至可以透過不同的熱特性來區分物體,而無需任何視覺提示。因此,在人的表皮上人工地再現準確/可控的熱感覺觸覺訊號無疑將是重建更現實的虛擬現實(VR)環境的主要研究領域。在這項研究中,首次報道了一種面板狀,高度柔軟,可拉伸且具有雙重功能(冷熱感)的熱觸覺裝置,用於具有單個裝置結構(而不​是分開的加熱器和冷卻器)的可穿戴VR應用)。

首爾國立大學機械工程學應用奈米與熱科學實驗室開發的類似於面板的熱觸覺(STH)裝置可以根據反饋控制演算法以230%的可拉伸性來模仿理想的熱感,從而透過瞬時且精確的溫度調節來主動冷卻和加熱可變形的面板表面。作為概念驗證,STH裝置與手指運動跟蹤手套整合在一起,可在各種情況下(例如在虛擬空間中觸控冰涼的啤酒瓶和熱的咖啡杯)向面板提供人造的熱感資訊。這種新型的STH裝置可以為下一代觸覺裝置提供潛在的含義,從而為更加現實的虛擬世界領域和醫療熱處理提供獨特的熱資訊。

裝置製造過程示意圖。

包含AFE、Cu的完整裝置結構的三維視覺表示蛇形電極和熱電球,它們都是串聯的。

拉伸時製冷和加熱模式的紅外攝像機影象。請注意在這個實驗中,我們用Ecoflex代替AFE來確定機械故障的原因。

最大拉伸下的失效(Ecoflex是半透明的,因此我們可以檢視裝置故障原因)。

當我們為個人熱管理設計實驗時,我們考慮瞭如何在紅外相機上有效地展示該器件,使其在熱學領域有潛在的應用前景管理,因為紅外影象不僅顯示錶面的溫度變化,而且同時也提供了有關空間溫度分佈的有用資訊。

實驗裝置與(a)冷卻和(b)加熱模式的紅外影象相結合。

虛擬現實手套手掌和背部的照片由熱觸覺裝置和手指運動跟蹤模組組成。

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