将执行器「缝」进衣袖，斯坦福无接触设备，远程传递触摸信息

2022 年 2 月 8 日 机器之心

选自stanford.edu

作者：David Levin

机器之心编译

通过这个特制的「袖子」，我们可以进行隔空社交接触，传达喜怒哀乐。

全球疫情大流行已持续近两年时间，有人度过了很多天的远程工作，因而渴望与他人进行身体接触。这是一种再正常不过的想法，触摸是我们人类拥有的最重要的社交和情感表达途径之一。不同的动作传达着不同的情感，比如拍拍背使他人安心、狠狠地戳别人表示警告……

但是，在社交日益疏远的时代，我们如何保持这些微妙的情感联系呢？触觉设备或许是不错的选择。

斯坦福大学机械工程与计算机科学教授 Allison Okamura 致力于研究触觉（haptics），这是一个在人类和机器之间创造触摸反馈的领域。在她看来，现在很多设备都可以通过无线电波或互联网发送非常初级的「触觉」，比如智能手机可以通过不同的震动模式和强度来发出嗡鸣声，其中传达的含义各不相同。然而，这类设备却不能传达情感。

Allison Okamura 是斯坦福大学机械工程系教授、计算机科学教授。此外，她还是电气与电子工程师学会会士，获得过多项研究及教学奖项。她的学术领域包括触觉学、远程操作、虚拟环境与模拟器、医疗机器人、神经力学与康复、修复学、教育等。现为医疗触觉与机器人协作（CHARM）实验室主任。

远程传输社交接触的所有细微差别最终可能成为可能，但在此过程中存在一些独特的挑战。首先，它需要弄清楚社交接触的真正含义，并解读某人如何与伴侣进行身体互动以传达快乐、恐惧、善意等。然后，研究人员必须构建一个小型可穿戴设备，可以提供这些感觉的近似版本。最后，它需要将有关触摸手势的大量信息（其确切的压力、运动和波动）转换为仅移动该设备中的几个执行器的信号。实现这一过程并不容易。

在近期发表在《IEEE Transactions on Haptics》学术期刊上的论文《Data-driven sparse skin stimulation can convey social touch information to humans》中，Okamura 的团队朝着这个目标又迈进了一步。在对几十名志愿者进行测试后，他们为「社交触觉，social haptics」设备开发了一个基本概念验证：一个内部缝有八个小型执行器的自制袖子。研究者通过以不同的模式操纵这些执行器，该团队能够为袖子的佩戴者提供他们通常可以识别为具有特定情感内容的感觉。

论文地址：https://ieeexplore.ieee.org/document/9619941

不过，Okamura 很快注意到该设备并不能准确地模仿社交接触。但是不管怎样，只要接收端的人能够理解该设备提供的触摸意图，这就足够了。

引入「触觉 Emojis」

作为研究的一部分，Okamura 的团队招募了一对志愿者对象，他们要么是浪漫的情侣，要么是亲密的朋友，他们会对被伴侣抚摸感到舒服和熟悉。一行人一次带他们两人进入一间小会议室，小会议室装饰得像一家私密的咖啡店：圆形木凳坐在盆栽树之间的粗毛地毯上，沐浴在柔和的氛围灯光下，而折叠式木屏风形成了舒适的背景。该团队为每对中的一个安装了一个专门的压力传感器套，然后让他们的伴侣对他们执行数十种社交触摸手势。

论文一作 Mike Salvato 一遍又一遍地使用复杂的算法来跟踪受试者接触传感器的位置。然后，该算法使用数据压缩每个手势数据，将其分解为可以通过定制的致动器套筒发送的信号。该设备里面有八个音圈（电磁扬声器的磁性部分，对电信号作出反应而移动）位于佩戴者手臂的两侧，可以进行挤压、摇晃或敲击。使用这个设备，Salvato 团队提炼出触摸信息，并等待穿着带有传感器袖子的人是否能识别出它的情感意图。「它实际上比我想象的要好得多，」Salvato 表示道。

Salvato 将这种触摸技术称为「触觉 emoji」，可以将其看做象形文字，它没有传达完整的信息，但它确实提供了足够的信息来了解其他人的意图。

目前，这项工作仍处于早期阶段。现实世界的触摸与其精简的机器人对应物之间的转换不是实时发生的，只有预先录制「触觉 Emojis」，才能发送给戴着触觉袖子的接收者。

它更像是直接消息而不是 emoji，在这种情况下，用户可以触摸带有传感器的设备，然后及时的将该信息传输到另一端的设备，该设备增强了人与人之间的互动。未来可能被广泛应用于疗养院的老年人——有大量研究表明，触摸对老年人的身心健康非常重要。

该研究的重点是在现实世界中进行远程触摸，但又不会取代现实当中发生的触摸，而是要增强它。希望创造出能够帮助人们交流并拉近彼此距离的设备。该研究希望创造出能够帮助人们交流并拉近彼此距离的设备。

原文链接：

https://engineering.stanford.edu/magazine/researchers-create-device-imitates-social-touch-afar