中国研究团队研发无线嗅觉反馈系统,让用户在虚拟世界也闻到气味

2023-06-11
关注

由香港城市大学(城大)科研人员共同领导的研究团队最近发明了一种新颖、无线的嗅觉反馈系统。该系统采用皮肤接触式设计,可以透过微型气味产生器释放出各种气味。这种可穿戴的新装置能把气味融入到虚拟现实(VR)及增强现实(AR)之中,以提供更多的沉浸式体验及广泛应用,包括逼真如亲历其境的4D电影观赏、医学治疗以及远程网上教学。

共同领导这项研发的城大生物医学工程学系副教授于欣格博士说:“近期的人机界面发展,突显了人类感官反馈的重要性,包括视觉、听觉和触觉,并广泛应用于与娱乐、医疗、虚拟现实及增强现实相关的领域,但其实嗅觉在人类的感知体验中,同样发挥着重要的作用。然而,目前的嗅觉生成技术大都局限于密闭区域或房间之内并采用大型仪器,又或需由笨重的VR装置来产生气味。”

有鉴于此,于博士遂与北京航空航天大学的学者合力开发出新一代的可穿戴式嗅觉反馈系统。该新系统使用了具弹性及微型的气味产生器(odour generators)阵列,并具有无线操作及可编程的功能,极为灵活。

研究团队共开发了两种不同设计,两款可穿戴嗅觉反馈装置均可按需要为用家释放出不同气味。有关装置由柔软的基材制成,兼具体积细小及轻便的优点。第一种反馈装置是能黏贴在皮肤上的贴片式小型装置,它由两个气味产生器组成,并可以直接黏贴在使用者的鼻子与上唇之间。由于气味产生器和使用者鼻子的距离极短,它可以实现超快速的嗅觉反应。

第二款反馈装置则采用了一种灵活的柔性面罩设计,它装设有九个能产生不同气味的气味产生器,可产生数百种不同气味的组合。

能向用户提供气味(嗅觉)反馈、应用于沉浸式VR体验的无线嗅觉反馈装置示意图。

上述的气味产生器之所以能产生如魔法般逼真的气味,全赖一个精细的加热平台和机械式热驱动器。它通过加热去融化气味产生器内藏着不同香味的石蜡,导致石蜡产生相变,从而释放出可调节浓度的不同气味。若要停止释出气味,气味产生器可以通过控制热驱动器,来中止加热及冷却石蜡。

通过使用浸透了不同香味的安全石蜡,研究团队至今共制造出大约30种不同的气味,包括迷迭香的香气、菠萝的果味以及甜焗薄煎饼的香味,甚至还能制作出未必令大部分人喜欢的气味如榴梿气味。在实验测试中,11名志愿者能成功辨识出由气味产生器制造的气味,平均成功率高达93%。

两种不同嗅觉反馈界面的结构示意图。
(图a)“设备1”是使用了两个气味产生器(OGs)的装置,应用时可黏贴于唇鼻之间的皮肤;

(图b)“设备2”构建于一个的面罩之上,面罩共嵌入了九个气味产生器;
(图c)能弯曲变形黏贴于人体弯曲皮肤之上的嗅觉反馈装置(设备1)的光学图像;
(图d)构建于面罩之上的嗅觉反馈装置(装置2)的光学图像,它有九个气味产生器,图中显示了电路设计和装置布局的细节。

新的嗅觉反馈系统不仅支持长时间的使用,而且无需频繁更换香石蜡和维修,可在不同的应用环境实现与人的互动。最重要的是,嗅觉界面能支持无线和可编程的操作,故能适应不同的场合与使用者互动。此外,它能迅速反应,爆发式地产生气味又或是中止气味的生成,还可以精确地控制气味的浓度。它的另一优点是不同的气味来源很容易获得,且具有生物相容性。

在实验过程中,4D电影观赏、医学治疗、人类情感控制和网上教学中的VR/AR体验演示,均展示了新的嗅觉反馈界面在各个应用领域的巨大潜力。

举例说,在实验里,当用户在虚拟花园中行走时,无线嗅觉反馈系统可以释放各种水果的香味,让使用者与虚拟对象之间作出互动。这项新技术还展示了它在帮助失忆症患者唤起失去的记忆的潜力,因为气味感知受到经历影响,故气味的重现,有助病者重新记起遗忘了的情感记忆。

图中示范了黏贴在使用者鼻子与上唇之间的嗅觉反馈装置,怎样为正观赏电影的观众提供沉浸式体验。其中“设备2”即面罩之内,有九个气味产生器可以独立运作(图ii),又或是一同运作(图iii)。

于博士说:“这套新型嗅觉反馈系统为用户在虚拟现实中重现嗅觉的感受,提供了一个新的替代选择。由于新系统释放气味时不但反应快速,而且气味产生器的集成密度高,并具有两种不同的可穿戴设计,确保了新嗅觉反馈系统在各个应用领域的巨大潜力,包括娱乐、教育、医疗保健和人机界面等等。”

谈到下一步的研究计划,于博士指他和研究团队将专注于开发反应时间更短、体积更小、集成密度更高的新一代嗅觉反馈系统,以便应用于VR、AR和混合现实(MR)。

上述研究结果已于学术期刊《自然通讯》(Nature Communications)上发表,标题为〈Soft, Miniaturized, Wireless Olfactory Interface for Virtual Reality〉

本次研究主要得到中国国家自然科学基金、香港城市大学和香港研究资助局的支持。找有价值的信息,请记住Byteclicks.com

版权声明:除特殊说明外,本站所有文章均为 字节点击 原创内容,采用 BY-NC-SA 知识共享协议。原文链接:https://byteclicks.com/50022.html 转载时请以链接形式标明本文地址。转载本站内容不得用于任何商业目的。本站转载内容版权归原作者所有,文章内容仅代表作者独立观点,不代表字节点击立场。报道中出现的商标、图像版权及专利和其他版权所有的信息属于其合法持有人,只供传递信息之用,非商务用途。如有侵权,请联系 gavin@byteclicks.com。我们将协调给予处理。

您觉得本篇内容如何
评分

相关产品

Honeywell 霍尼韦尔智能工业 在线/便携烟气分析仪专用传感器 气体传感器

CO 传感器;SO2传感器;NO2 传感器;NO传感器;氧气传感器

南方泰科 TGM 压力传感器

TGM是一款SOP8封装的压阻式MEMS压力传感器,其压力传感器芯片封装在 SOP8 塑封壳内。在传感器压力量程内,当用固定电压供电时,传感器产生毫伏输出电压,正比于输入压力。压力传感器芯片为绝压,可提供不同的压力量程的SOP8 压力传感器。

Huba Control 富巴 525系列 压力传感器

525系列压力传感器采用集公司20多年研发经验的陶瓷压力传感器芯片技术。该系列压力传感器可选压力范围大,电气连接形式多。最小量程为50mbar。大批量使用具有很好的性价比。

Cubic 四方光电 PM3009BP 室外粉尘传感器

PM3009BP是一款专门针对餐饮油烟监测的油烟传感器,其采用旁流采样方式,自带除水雾装置,结合智能颗粒物识别算法,确保传感器能够快速准确的检测油烟浓度的变化,同时创新的镜头自清洁技术的应用,能够长效防护传感器油烟污染,大幅度延长传感器的使用寿命。

Winsen 炜盛科技 MH-410D 红外CO2气体传感器 红外传感器

MH-410D红外气体传感器是通用型、智能型、微型传感器,该红外传感器利用非色散红外(NDIR)原理对空气中存在的CO2进行探测,具有很好的选择性,无氧气依赖性,性能稳定、寿命长。内置温度补偿。该红外传感器是通过将成熟的红外吸收气体检测技术与微型机械加工、精良电路设计紧密结合而制作出的小巧型高性能红外传感器。该红外传感器可广泛应用于暖通制冷与室内空气质量监控、工业过程及安全防护监控、农业及畜牧业生产过程监控。

Alliance 莱恩&联众传感线缆 Aurora Tool Cable 医疗电线 医疗线缆

用于连接两个5DOF传感器或一个6DOF传感器的电缆。 可重复使用 用于电磁跟踪系统

RAYCOH 锐科智能 30GM系列 IO-Link输出 2EP-IO,IUEP-IO 超声波测距传感器和接近开关

RAYCOH 锐科智能30GM系列 IO-Link输出 超声波线性位置传感器和开关

评论

您需要登录才可以回复|注册

提交评论

传感大会

这家伙很懒,什么描述也没留下

关注

点击进入下一篇

2020年自动驾驶技术还有多远?

提取码
复制提取码
点击跳转至百度网盘