什么是触觉反应？触觉反应的类型与利用

在虚拟现实情况中，我们能够利用多种便携式设备与其停止交互，那些设备凡是会影响我们的视觉和听觉。然而，完全的人类感官体验其实不局限于那两种觉得，而是由五种根本感官（视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉）构成。对大大都人来说，感知现实的次要感官是视觉和听觉。根据最新动静心理学研究那两者涵盖了人类90%的日常觉得。而第三名是触觉，大约占10%。数字可能因人而异，但我们不克不及承认触觉对人类感知体验同样重要。天天我们都与大量的电子设备互动，此中一些我们随身照顾（如条记本电脑或手机）其他的一些则是可穿戴的（好比智妙手表、腕带、服拆等）。那些电子设备不只使我们可以看到或听到，并且可以逼真地让我们感触感染虚拟现实。那也恰是触觉手艺发扬感化的处所。

什么是触觉反应手艺？

简单地说，触觉反应手艺，容许人们通过施加力、振动或触摸，领受触觉信息。通过触觉模仿与虚拟系统中的对象停止交互，以到达触摸实在物体的觉得。

TESLASUIT电触觉反应

手机产生的振动经常被描述为触觉反应手艺的一个例子。但那只是触觉反应发扬感化的一个十分简单的例子。触觉反应手艺撑持用户通过领受触觉和力反应来与基于计算机开发的电子设备停止交互。用户承受到的触觉能够让我们晓得物体的纹理和材量是什么（例如粗拙或光滑）。而颠末计算得出的力反应则能够模仿物体的一些物理属性，如重量或压力。

触觉反应类型

五种次要类型的触觉反应手艺是别离是力反应、振动触觉反应、电触觉反应、超声波以及热量反应。

下面我们将详尽为各人介绍每一种反应类型。

力反应

那是更先呈现的触觉反应手艺（始于20世纪60年代末）。因而，它是迄今为行在差别利用法式中被研究得最多和实现得更好的。

力反应通过我们的皮肤刺激韧带和肌肉最末进进肌肉骨骼系统，而任何其他类型的触觉反应影响的都是皮肤受体的顶层（称为经皮电神经刺激—TENS）。紧贴皮肤的安装（包罗皮肤的外层）十分紧凑，而且在人身体的小区域上施加针压以到达模仿触觉效果。

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比拟之下，力设备大多很大（以动力外骨骼为例）。那些设备能够与人一路运动，并对身体的大部门区域产生影响，例如手臂或腿。那些安装要复杂得多，因为它们被设想成既能向身体部位施加力，又能给人供给足够的运动自在度。

人体部位仿实力反应安装有两品种型:仿生和非仿生。仿生设备能够像人的肢体一样挪动，而且在外形上与它们类似。那种设备很难开发，因为抱负情状下，它们应该具有人体的功用，而且合适差别的人。非仿生设备可能与人体构造有很大差别。

力反应设备的另一种分类（根据所施加功率的标的目的）包罗电阻式和主动式力反应设备。阻力安装可通过造动功用限造利用者的运动。主动式力反应设备通过电机限造用户的运动或在空间中挪动身体。主动式力反应设备能够模仿更大范畴的交互，但其所施加的力凡是需要比被动式设备的力更大，而且更难掌握。

振动触觉反应

振动触觉反应是目前最常见的触觉反应类型。振动刺激器对人体皮肤的特定感触感染器施加压力。那些感触感染器类似于“洋葱”层的构造，能够承受高达1000赫兹的振动。通俗人的语音频次从80到250赫兹不等，所以我们的皮肤现实上能够觉得到声音。

显微镜下的圆形层状人体皮肤细胞

来源:亨利·格雷（1918）人体剖解学；Bartleby.com《练习医生格蕾》第935版

电触觉反应

电触觉刺激器通过施加电脉冲来影响受体和神经末梢。通过电脉冲，用户能够领受到范畴普遍的触觉，那是任何其他电流反应系统都无法再现的。那品种型的反应有多种形式，取决于传递给皮肤的刺激的强度和频次。觉得也将根据电流、电压、素材、波形、电极尺寸、接触力、水协感化和皮肤类型而改变。

TESLASUIT触觉反应全身套拆，“第二皮肤”安装引进了电触觉反应手艺

与振动触觉或力反应比拟，电触觉反应系统的次要长处是没有机械或可挪动部件。电神经刺激的另一个益处是电极能够组拆成紧凑的阵列并用于实现电触觉展现。

肌肉电刺激（EMS）手艺在医学上已经利用了30多年，那已经证明了它的平安性。此外，电信号是神经系统的根底，因而那品种型的触觉反应最合适于产生和模仿现实世界的中的触觉。

超声触觉反应

超声波是一种高频声波。是由一个或多个超声波发射器所产生的细微的力反应。在那种设备中，位于身体一部门的发射器向另一部门发送信号。那种传布原理喊做“声学时间反转”。

超声波触觉反应（可视化）

为了确保对更大区域的影响，有需要构成一个触觉反应场。一个发射器自己可能不敷强大，所以需要同时利用多个发射器。超声波产生湍流，人类能够通过皮肤觉得到那种微弱的力反应。

超声波手艺的次要长处是用户不需要佩带任何配件即可获得力反应效果。缺点则是那种触觉反应十分高贵，而且凡是比以前认为的振动触觉或电触觉反应更不容易察觉（反应力很小）。

热反应

构成热反应施行器网格与皮肤间接接触。最常见的是，热电二极管（基于珀尔帖效应）。

值得重视的是，与触觉交换差别，人体不克不及很好地定义热刺激的位置。因而，在许多施行器中不需要产生热或冷反应，而且它们不需要相互靠近停止定位。因而，在某种水平上，热反应安装以至更随便设想。

TESLASUIT的温度掌握

然而，因为能量守恒定律，热量不成能凭空而来。它只能从一个处所移到另一个处所。此外，整个过程应很快完成，以供给实在的觉得。所以，利用热反应的触觉服需要相当多的能量。

触觉反应的现实利用

根据上文，我们很随便得出结论，触觉反应功用在差别的现实范畴拥有大量的利用，从医学和工业培训到游戏和娱乐。让我们来看看一些最常见的情状。

汽车和航空

交通东西有许多差别的点，在那些点上能够足够发扬触觉反应的优势。

例如，在汽车行业中触觉反应手艺能够被用于传达信息的多样性：如，空间信号、警告、通信、编码信息和其他一般数据。为了实现预期的目标，触觉反应能够间接引进差别的汽车部件，如标的目的盘、平安带、踏板、座椅、仪表板或驾驶员的服拆等。

谈到航空范畴，触觉反应效果的目标与汽车行业的情状根本不异，可以为飞翔员供给有关飞翔掌握的需要信息，可以保障飞翔员的平安和飞翔形态。同样，触觉反应施行器能够安拆在驾驶舱和掌握器内的差别组件上，与飞翔员的身体部位停止物理交互。

医学和牙科

医学是触觉反应迄今为行最重要的利用范畴之一。例如，微创手术（MIS）能够操纵特造的主动腹腔镜东西对人体组织停止触觉或力反应，以诊断它们能否一般。与传统的研究和手术办法比拟，外科医生将有更多的掌握权，因而整个过程对患者来说更平安。

牙科医生能够利用医学教导特定的虚拟现实模子来利用触觉反应，从而为其供给更实在的医疗操做感。

手术模仿中的触觉反应

计算机和挪动设备

我们天天都在与台式电脑、条记本电脑、平板电脑、手机等设备停止互动。在指定的设备中连系触觉反应以及对差别用户动做的相关反响能够带来更好的用户体验，从而获得更高的客户称心度。

公共手艺范畴中触觉反应的闻名案例是苹果产物。从2015年起头，最新的MacBooks的触控板和iPhones的屏幕都加进了Taptic引擎专利以产生强逼触摸和3D触控感，IOS系统会对用户施行的差别动做供给差别反响，以创建特殊、完美的用户体验。

游戏和娱乐

几乎任何吸惹人的新手艺都不成制止地要在游戏和娱乐范畴承受测试，因为那一范畴充溢着大量利润，同时也鞭策了手艺的朝上进步。各类类型的触觉反应也不破例。

近些年沉浸式互动数字景点的数量呈爆炸性增长，遍及商场和主题公园，那此中也包罗高量量的触觉反应与力反应手艺的利用，关于通俗旅客那种“神异”的力反应效果往往愈加可以吸引他们的重视。

当然，从触觉手艺呈现的那一刻起，就已经运用到游戏中了。通过操纵把持杆、游戏手柄、标的目的盘、带力或电触觉反应的喷气座椅等掌握器能够向玩家传递的各类物理觉得，那让在屏幕或VR画面中的游戏愈加实在。通过利用差别参数的电信号，触觉设备能够再现射击兵器的后坐力、标的目的盘阻力、枪弹击中效果、雨或沙尘暴气候等多种效果。现代的游戏主机掌握器如索尼Playstation 5掌握手柄和任天堂Switch都利用触觉反应手艺来丰富玩家的游戏体验。

TESLASUIT

TESLASUIT的全身触觉反应系统利用肌肉电刺激（EMS）和经皮电神经刺激（TENS）来模仿一系列现实生活中的感触感染和觉得。TESLASUIT能够根据平板屏幕或沉浸式虚拟现实设备（VR/AR头戴式展现器）上体验的视觉模仿供给响应的物理触觉反应。