أول جهاز في العالم يحاكي لمس جلد الإنسان بدقة وسرعة

ماذا أعلن العلماء

أعلن فريق بحث من جامعة نورث وسترن الأميركية عن ابتكار يعد الأول من نوعه في العالم، حيث يستطيع جهاز VoxeLite تقليد شعور جلد الإنسان بالدقة والسرعة التي يختبرها الجلد الطبيعي. وأوضحت الدراسة أن VoxeLite يمثل إنجازاً يمهد لانتقال شاشات الأجهزة الرقمية إلى مرحلة يتيح فيها للمستخدم الإحساس بملمس الأسطح في البيئات الافتراضية كما لو كانت حقيقية، مع دعم التقنيات المساعدة للمكفوفين وتفاعل الإنسان مع الروبوت وتطوير أنظمة الواقع الافتراضي. كما أشار البحث إلى أن وزن الجهاز لا يتجاوز غراماً واحداً وأنه قابل للانحناء عند طرف الإصبع ليتيح الالتصاقاً بالجلد دون عائق في الحركة. وتم بناء VoxeLite على شبكة من بكسلات اللمس القابلة للتحكم، كل منها قادر على توليد إحساسات مختلفة عند تطبيق الضغط على الجلد.

يعتمد VoxeLite في عمله على مصفوفة مرنة رقيقة من اللاتكس المطاطي المتمدّد تتكوّن من عدد كبير من العقد الصغيرة. كل عقدة عبارة عن قبة مطاطية ناعمة تمتلك طبقة خارجية موصلة وقلباً داخلياً مخفياً، وتولّد عند تطبيق جهد بسيط قوة إلكترونية ساكنة تجعل سطحها يلتصق بالجلد ويضغط عليه أو يميل لتوليد الإحساس. وتتيح هذه العقد إمكانية تحريك سطح الجهاز وتعديل الاحتكاك لتقليد ملمس الأسطح الدقيقة. يعتمد الأداء على توزيع المسافات بين العقد بحيث تتراوح بين 1 و1.6 ملم لضمان التمييز الفعلي بين العقد وتقديم إحساس دقيق بالأنسجة.

كيف يعمل VoxeLite

اعتمدت التقنية في VoxeLite على أعمال سابقة للفريق في تطوير تقنية TanvasTouch التي عدّلت معامل الاحتكاك على شاشات اللمس لمنح المستخدم إحساساً بالقوام الرقمي بدون أجزاء متحركة. وتعتبر VoxeLite خطوة متقدمة لأنها تجعل العقد تتحرك فعلياً وتضغط على الجلد ميكانيكياً، إذ يؤدي زيادة الجهد الكهربائي على كل عقدة إلى زيادة الاحتكاك أثناء الحركة لتقريب الإحساس بالسطوح الخشنة، بينما يؤدي خفضه إلى شعور أملس أُشبه بالحرير. تسمح هذه الفروق الدقيقة في الإشارات بتمثيل نطاق واسع من القوام والإحساسات. كما أوضح الباحثون أن تحقيق دقة شبيهة بالإنسان في الإحساس يتطلب توزيعاً دقيقاً للعقد وتحديد المسافات الملائمة بينهما.

يعمل الجهاز في وضعين رئيسيين، وضع نشط وآخر سلبي. في الوضع النشط، يولد الجهاز إحساساً ملمسياً افتراضياً عند تحريك الإصبع فوق سطح أملس مثل شاشة هاتف أو جهاز لوحي، حيث تصدر العقد اهتزازات دقيقة تصل إلى نحو 800 مرة في الثانية وتغطي تقريباً كامل نطاق استشعار اللمس البشرية. أما الوضع السلبي فنجده شبه غير محسوس لكون VoxeLite رقيقاً ومرناً ولا يعوق المهام اليومية ولا يمنع الجلد من الالتقاط الإحساس الحقيقي بالأسطح. كما يشير البحث إلى أن أفضل توزيع للعقد يتراوح بين 1 و1.6 ملليمتر لضمان تمييز واضح بين العقد وتفادي ظهورها كنقطة واحدة.

نتائج الاختبارات وآفاق التطبيق

عرضت الدراسة نتائج دقيقة لتقييم الواقع الحسي، حيث تمكن المشاركون من التعرف على أنماط ملمسية افتراضية تشير إلى اتجاهات مختلفة للأعلى والأسفل ولليسار واليمين بنسبة 87%. كما أظهرت المقارنات بين الأسطح الحقيقية والافتراضية قدرة المشاركين على التمييز بين أقمشة مثل الجلد والفانيلا بنسبة دقة بلغت 81%. وتبين أن الوزن الخفيف وإمكانات الدمج مع الجلد يجعل VoxeLite أداة يمكن ارتداؤها لفترات طويلة دون إزعاج. وتستنتج الدراسة أن VoxeLite يمثل نقلة نوعية في تقنيات التفاعل الرقمي ويفتح آفاق لتطبيقات مثل التسوق والألعاب الرقمية.

وتؤكد النتائج أن VoxeLite يمكن دمجه مع الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية لتوفير شاشات ملمسية يمكن لمس قوامها فعلياً. ويمكن أن يتيح ذلك للمتسوقين تجربة إحساس بالأقمشة والمنتجات قبل الشراء. وتشير التوقعات إلى أن التقنية ستعزز من تقنيات التفاعل الرقمي وتطبيقاتها في مجالات متعددة مثل الواقع الافتراضي والروبوتات. كما ترى الدراسة إمكانات كبيرة في المجال الطبي والصناعي لزيادة التفاعل البشري مع الأجهزة.