3D 打印电活性聚合物赋能VR触觉手套，让人从“虚拟”中感受“真实”

2022年12月13日，南极熊获悉，来自瑞士联邦理工学院 (EPFL)、苏黎世联邦理工学院 (ETH Zurich)和瑞士联邦材料科学与技术实验室（Empa）的一个联合研究团队采用3D打印的电活性聚合物开发出了一款VR触觉反馈手套。据称，这款触觉手套装置能够使佩戴者在VR世界中 "感受"他们所触摸的东西。

VR触觉技术

VR触觉手套的设计是根据个人独特的手部尺寸来定制的，并且可以通过增材制造技术实现大部分部件的自主制造。这项研究源自于"Manufhaptics 四年期项目的一部分，由EPFL的传感器实验室负责。

这款手套的运行依赖于三种不同类型的致动器打印部件，这些致动器能够向佩戴者提供触觉反应，以区分不同类型的触觉。下图展示了三种不同类型的致动器：

△三种打印致动器。(图片来源: Empa)

第一种（也是最小的）致动器利用微小的打印“指头”完成动作。当通过电流刺激激活时，打印“指头”就会变大，并复制出表面的特定纹理。

第二种类型的致动器位于指关节区域。这些静电制动器安装在关节内部，通电后会变硬，阻止关节运动，使手套变硬。当佩戴者在VR中虚拟接触到一个较大的物体时，这就为佩戴者创造了一种阻力感，模拟出较大的固体物体。

第三种类型的执行器被称为DEA（介电弹性体执行器）。这些DEA位于手套的背面，当电压被施加到这些致动器上时，它们会收紧手套的外皮，使其在各点上都能完全贴合。在VR体验期间，它们还可以对手的表面施加压力。DEA是由Empa（瑞士联邦材料科学与技术实验室）开发的。手套上所有能够施加力量的使能部件，都可以在3D打印机中生产。

3D打印人工肌肉

电活性聚合物的粘度类似于护手霜，因此也可以通过3D打印机生产人工肌肉。“肌肉”部分可以采用分层打印方式，在电活性聚合物层和电流传导层之间交替进行。它们从打印机上的两个不同的喷嘴被挤压出来。

你可以在下面的图片中看到一个这样的打印肌肉：

△3D打印的肌肉纹理(图片来源：Empa/ETH Zurich)

苏黎世联邦理工学院研究小组的负责人Dorina Opris说："它们对电场有反应，像肌肉一样收缩。但它们也可以作为一个传感器，吸收外力并从中产生电脉冲。我们也在考虑从它们自身的运动中收集能量，这样电力就可以在任何地方产生。"

到目前为止，研究人员已经成功地打印了10层的肌肉，但在未来他们的目标是打印1000层的肌肉，这将优化出新的功能。