可穿戴触觉设备可提供基于触摸的反馈，在虚拟现实中提供更逼真的体验，帮助康复，并为无声交流创造新的机会。目前，大多数此类设备都依赖于振动，因为基于压力的触觉通常需要用户佩戴坚硬的外骨骼或其他笨重结构。

Haptiknit系统结构

近日斯坦福工程学院的研究人员设计了一种舒适、灵活的针织袖套，称为 Haptiknit，该手套通过集成软质可穿戴针织纺织品和嵌入式气动执行器，实现了可编程触觉显示，能够提供逼真的基于压力的触觉反馈。研究人员通过实验分析显示，压力可能比振动更有效，这是迈向新型触觉设备的第一步。目前该研究论文已发表在《Science Robotics》。

▍Haptiknit技术的核心优势

Haptiknit技术采用针织纺织品作为基底，这种材料具有高度的柔韧性和适应性，能够紧密贴合人体表面而不影响灵活性。与传统的硬质材料相比，针织纺织品更加舒适，适合长时间佩戴。此外，针织技术还能够通过控制针织模式和材料来精确控制局部机械性能，这为触觉反馈的实现提供了坚实的基础。

使用拓扑变化和粘合纤维来改变刚度

气动执行器通过产生准静态位移、剪切和压缩来向穿戴者传递信息。与电磁执行器相比，气动执行器能够快速达到相对较高的力，并且其刚度接近皮肤，提高了穿戴的舒适度。在Haptiknit技术中，气动执行器被巧妙地嵌入到针织纺织品中，通过控制气压来实现触觉反馈。

分布式刚度触觉的潜在应用

为了实现高效的触觉反馈，Haptiknit技术采用了分布式刚度控制。通过控制针织纺织品的拓扑结构和材料，可以在不同区域实现刚度变化。这种刚度变化使得执行器能够更有效地将力传递到皮肤上，同时避免了因材料过软而导致的力传递不足问题。此外，分布式刚度控制还允许在针织纺织品中嵌入多个执行器，从而实现更复杂的触觉反馈模式。

▍Haptiknit技术的实现方式：

Haptiknit技术采用了计算机数控针织技术，这种现代化的针织方法能够精确控制针织纺织品的拓扑结构和材料。在制造过程中，首先根据设计需求选择合适的纱线和针织模式，然后通过针织机将纱线编织成所需的形状和尺寸。

Haptiknit袖子结构概览

在针织纺织品中，通过控制针织密度和纱线类型，可以实现不同区域的刚度变化。此外，还可以通过添加热熔纤维并在后处理过程中进行热处理来进一步增强特定区域的刚度。

软气动执行器的几何形状和特性结果

气动执行器采用3D打印技术制造，这种技术能够精确控制执行器的形状和尺寸。在Haptiknit技术中，气动执行器被设计成与针织纺织品相匹配的形状，并通过特殊设计的接口与针织纺织品紧密集成。

在执行器内部，通过控制气压来实现执行器的膨胀和收缩，从而产生触觉反馈。在执行器的选择和设计过程中，需要考虑执行器的力输出、频率响应和耐用性等因素。

为了实现可穿戴性，Haptiknit技术还开发了一种便携式气动控制系统。该系统采用电池供电，能够为用户提供长达数小时的使用时间。

在控制系统中，通过微型气泵和电磁阀来控制气压的变化，从而实现执行器的精确控制。此外，控制系统还具备压力监测和故障检测功能，确保系统的稳定性和安全性。

▍Haptiknit技术的应用场景与潜力

尽管Haptiknit技术在论文中主要被展示为一种用于前臂的可穿戴触觉反馈设备，但其应用场景和潜力远不止于此。

执行器定位精度结果

Haptiknit技术最直接的应用就是作为可穿戴触觉反馈设备。这种设备可以应用于多个领域，如虚拟现实（VR）和增强现实（AR）中的触觉反馈、远程操作中的力觉再现、以及医疗康复中的触觉刺激等。通过将Haptiknit技术集成到服装、手套或其他可穿戴设备中，用户可以更真实地感受到虚拟环境中的物体或远程操作对象的力反馈，从而提高交互体验和操作精度。

Haptiknit技术还可以作为人机交互界面的一部分，用于实现更自然、更直观的交互方式。例如，在智能手机、平板电脑等智能设备中，可以集成Haptiknit技术的触觉反馈模块，以提供更丰富的触觉反馈体验。用户可以通过触摸屏幕感受到不同的纹理、硬度或温度等触觉信息，从而更直观地理解设备所传达的信息。

抚摸评级和社交触摸手势首选结果

同时Haptiknit技术可以通过模拟不同的触觉信号来传达复杂的情感和社交信息。例如，在远程交流中，用户可以通过可穿戴的Haptiknit设备感受到对方的拥抱、握手或拍打等触觉信号，从而增强情感联系和社交互动的真实感。此外，Haptiknit技术还可以应用于情感计算领域，通过分析触觉反馈来推断用户的情感状态和需求。

在医疗康复领域，Haptiknit技术也具有广泛的应用前景。例如，在物理治疗过程中，可以使用Haptiknit设备来提供定制的触觉刺激和力反馈，帮助患者恢复肌肉力量和关节灵活性。此外，Haptiknit技术还可以应用于假肢和矫形器中，通过提供真实的触觉反馈来提高患者的生活质量和社交能力。

在工业和机器人领域，Haptiknit技术可以用于实现更灵活、更安全的机器人触觉感知和反馈系统。通过将Haptiknit技术集成到机器人的手臂或手部等执行机构中，机器人可以更准确地感知和操作物体，同时避免对周围环境和人员的伤害。此外，Haptiknit技术还可以用于实现机器人与人类之间的触觉交互，提高机器人的社交能力和可接受度。

▍结语与未来：

Haptiknit技术作为一种结合软针织物与嵌入式气动执行器的可编程触觉显示方法，在可穿戴触觉反馈领域展现出了独特的优势和潜力。通过分布式刚度设计和高效的力传递机制，Haptiknit技术能够实现高强度、高频率的触觉反馈，并广泛应用于多个领域。

研究人员表示，目前Haptiknit技术仍面临一些挑战，如成本控制、系统集成和用户适应性等。研究团队未来将围绕这些问题继续研发Haptiknit技术，并推动该技术在更广泛领域的落地。