由瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)研究所、瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院和瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院組成的團隊正在為VR開發(fā)下一代的力反饋手套，從而實現(xiàn)一個有形的虛擬世界。據(jù)介紹，所述手套將為每個用戶量身定制，并且基本能夠通過3D打印過程自動生產(chǎn)。
瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)研究所、瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院和瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院正在展開一個名為“Manufhaptics（制造觸覺）”的四年項目，并由瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院柔性換能器實驗實的赫伯特·謝（Herbert Shea）領(lǐng)導(dǎo)。
為了實現(xiàn)一個有形的虛擬世界，團隊希望將三種不同類型的致動器集成到手套中：
對于手指區(qū)域，液壓放大靜電致動器復(fù)刻物體表面的特定紋理；
手指關(guān)節(jié)區(qū)域的強力靜電離合器致動器可以令手套變硬并產(chǎn)生反向阻力；
第三類致動器是致動應(yīng)變大和能量密度高的介電彈性體致動器DEA。DEA用于手背，它們可以令手套外皮繃緊，在所有點位實現(xiàn)都完美貼合。在VR體驗期間，DEA可以向手背施加壓力。
如上圖所示，Mm尺寸的液壓放大靜電致動器提供觸感和質(zhì)感（左）。強力靜電離合器致動器可以阻擋手指關(guān)節(jié)，令虛擬對象感覺堅實（中間）。多層介電彈性體致動器則用于主動調(diào)整手套尺寸和進(jìn)行局部壓縮（右）。
團隊指出，VR手套所需的電活性聚合物應(yīng)具有類似于護手霜的稠度，以便人工肌肉可以在3D打印機中自動生產(chǎn)。
功能高分子材料研究小組負(fù)責(zé)人多麗娜·奧普里斯（Dorina Opris）對于電活性聚合物有多年的經(jīng)驗。這位研究人員指出：“它們對電場做出反應(yīng)，像肌肉一樣收縮。但它們同時可以作為傳感器，吸收外力并從中產(chǎn)生電脈沖。”
Manufhaptics項目為奧普里斯及其同僚研究員帕特里克·丹納（Patrick Danner）提出了新的挑戰(zhàn)。奧普里斯解釋道，他們一直都是通過化學(xué)合成使用溶劑生產(chǎn)聚合物，但現(xiàn)在一切都必須在沒有溶劑的情況下進(jìn)行。
他們的計劃是從3D打印機疊加多達(dá)1000個精細(xì)層，并始終在電活性聚合物和導(dǎo)電層之間交替。奧普里斯指出：“在這樣的過程中必須避免使用溶劑?！?。帕特里克·丹納（Patrick Danner）解釋了下一個難題：制作精細(xì)層所需的兩種墨水必須具有精確的一致性，而我們的項目合作伙伴、蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的簡·曼特（Jan Vermant）想要一種與護手霜性能相似的產(chǎn)品?！?/p>
之后，這種如同護手霜的“奶油狀”分層結(jié)構(gòu)需交聯(lián)成合適的聚合物。
經(jīng)過一系列的測試，帕特里克·丹納發(fā)現(xiàn)了一種非常具有前景的配方，可以一步制備出電活性聚合物。團隊成功地將3D打印機中的材料加工成了數(shù)層，并且總是在聚合物和電極材料之間交替。當(dāng)然，目前他們尚未達(dá)到1000層，目前只有大約10層，所以3D打印機的人造肌肉尚不能令人滿意地發(fā)揮作用。
不過，奧普里斯和丹納有信心與蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的專家一起完成這項任務(wù)。對于這項為期四年的研究，團隊接下來將繼續(xù)努力，并希望最終帶來一雙基本能夠通過3D打印過程自動生產(chǎn)的手套，從而幫助實現(xiàn)一個有形的虛擬世界。
