乐博体育-面向虚拟现实应用的软性、无线可穿戴嗅觉交互技术

发布时间:2023-11-17  浏览:563 次

近年，人机交互利用凸显了人类感受反馈的主要性，例如，在文娱、医疗和虚拟实际/加强实际（VR/AR）等范畴已普遍嵌入视觉、听觉和触觉等利用。嗅觉在人类感知体验中阐扬着与视觉和听觉反馈相当的主要感化。

作为典型的五种感官之一，嗅觉对人类糊口阐扬着相当主要的感化，人造材料、工业、交通、家用产物等人们平常糊口的各个方面都与嗅觉相干。例如，嗅觉能够帮忙我们成立母亲和孩子之间的关系，遴选喜好的食品，提早感知危险的旌旗灯号等。

跟着化学、生物学和神经科学的庞大前进，气息检测（气体传感器）的研究已成长到经由过程保守刚性电子器件和新型柔性传感电子器件整合，及时解码极低浓度气息夹杂物的成份。鉴在嗅觉反馈和发生机制，这些研究仍处在低级阶段。

今朝的嗅觉发生手艺首要经由过程年夜尺寸装备在封锁区域/房间或内嵌粗笨的VR装备中发生气息，此中，需要有线毗连、年夜体积、气息枯燥和低响应时候等劣势，使这些嗅觉反馈方案远远掉队在基在视觉/听觉的VR装备，从而极年夜地限制了它们的利用范畴。

与上述气息发生/释放系统分歧，可穿着气息产生器（OG）可以或许建立个性化的局部气息情况，避免气息干扰和蔼味切换的长响应时候。迄今为止，已有一些文献报导了可穿着气息产生器，其工作道理首要基在商用液体雾化器，例如将喷鼻水雾化成细小的液滴后喷出。

因为简单粗鲁的工作机制、装有液体喷鼻水的完全刚性包装和特定的保护要求，这些可穿着气息产生器在小型化、轻量化和以柔性情势实现高通道气息产生方面具有固出缺陷。另外，按照用户要求长途操作多种可选的气息类型，还需要婚配智能电子节制面板。

是以，为了在接近用户鼻子的局部区域供给个性化的气息，对新型可穿着嗅觉交互手艺提出了以下要求：（a）全部系统应当基在柔性基板，以小尺寸、轻量化的可穿着乃至皮肤贴片的一体化情势实现；（b）尽量多的气息，浓度可调理，更长的工作时候，以撑持持久利用，避免频仍改换/保护；（c）嗅觉交互应撑持无线和可编程操作，可以或许与用户进行各类利用的交互；（d）气息来历应易在获得且具有生物相容性；（e）在VR/AR利用中，嗅觉系统需要具有快速响应能力以释放或节制气息，并正确节制气息浓度。

据麦姆斯征询引见，喷鼻港城市年夜学和北京航空航天年夜学的一支结合研究团队近期报导了用在无线节制嗅觉交互的一系列材料选择、器件设想、集成方案和系统结构，将毫米级气息产生器阵列集成在超薄的柔性电子薄片中，设想了两种可穿着嗅觉交互器件，包罗间接贴附在嘴唇上方皮肤概况的电子贴片，和一种基在软性面罩的电子装备，由此在电子装备和用户之间成立了嗅觉交互桥梁，合用在从沉醉式VR/AR到向残疾用户传送消息，再到情感节制和医疗等普遍的利用范畴。

可穿着嗅觉交互器件间接贴附在嘴唇上方

与保守基在视觉/听觉的VR/AR手艺一样，这类完全可编程的嗅觉交互接口经由过程嗅觉刺激为用户供给与虚拟世界之间的互动，将VR/AR扩大到了新的维度。此中，作为嗅觉交互要害元件的气息产生器基在多层堆叠，包罗（1）一层与各类平安液体喷鼻料夹杂的食物级白腊，作为气息发生源；（2）热履行器（基在聚酰亚胺支持的金迹线），包括热敏电阻作为温度可控的热源，用在融化/固化气息白腊；和（3）悬臂布局机器履行器，基在铜线圈和永磁体之间的电磁感应，用在热治理/散热以快速响应开启/封闭气息产生器，例如晋升或向下鞭策悬臂能够加热或冷却由嵌入式热敏电阻监测的热履行器的温度。

然后，用一种柔性硅基方形框架作为气息发生单位的外壳，不但为机器履行器供给了足够的空间与热履行器一路上下活动，还可使全部气息产生用具有足够的柔性，以贴合升沉的人体皮肤（上唇）。

气息产生器的微型化使其可以或许构成具有分歧气息的年夜型阵列，此中气息产生器的气息能够经由过程框架色彩来辨别。例如，深色气息产生器能够意味更刺鼻的气息，例如薄荷味、柠檬味等。

可穿着嗅觉交互系统演示

总结来讲，这项研究报导的软性嗅觉交互系统供给了两种可穿着情势，此中一种能够间接贴附在人体上唇，负气味产生器和用户鼻子之间距离极短，以进行快速嗅觉交互；另外一种建立了软性面罩平台，可以或许供给具稀有百种气息选择的局部情况。基在软性微型化的气息产生器，这两种嗅觉交互情势可以或许与3D虚拟世界成立无线毗连，并及时供给可编程的气息浓度节制。

两种可穿着嗅觉交互系统架构

研究人员对这类软性气息产生器进行了年夜量的电机能尝试、理论研究和不变性测试，确保了在各类突发环境下不变、活络地发生气息。在4D不雅影、气息消息传送、医疗、人类情感节制、VR/AR体验等利用中的演示，进一步展现了这类嗅觉交互接口在文娱、教育、医疗、人机交互等普遍利用范畴的庞大潜力。

审核编纂：刘清

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