طور فريق من المهندسين بقيادة جامعة نورث وسترن جهازا قابلا للارتداء يحفز الجلد لتوصيل مجموعة من الأحاسيس المعقدة، هذا الجهاز الرقيق والمرن يلتصق بلطف بالجلد، مما يوفر تجارب حسية أكثر واقعية وغامرة. بينما يُعد الجهاز مناسبًا بشكل خاص للألعاب والواقع الافتراضي (VR)، يرى الباحثون أيضا إمكانات تطبيقه في مجال الرعاية الصحية. على سبيل المثال، يمكن أن يساعد الجهاز الأشخاص الذين يعانون من ضعف البصر على "الشعور" بمحيطهم أو تقديم ملاحظات لأولئك الذين يستخدمون الأطراف الاصطناعية.

 تصميم الجهاز مصفوفة هيكساغونالية من المحركات

يتكون الجهاز من مصفوفة هيكساغونالية مكونة من 19 محركا صغيرا توفر ردود فعل لمسية، يمكن لهذه المحركات توصيل مجموعة من الأحاسيس، بما في ذلك الاهتزازات والضغط والالتواء، تم نشر الدراسة مؤخرا في مجلة Nature، وهي تمثل أحدث تقدم في تكنولوجيا الأجهزة القابلة للارتداء من قبل جون أ. روجرز، رائد الإلكترونيات الحيوية في جامعة نورث وسترن.

تطور التكنولوجيا من الاهتزازات البسيطة إلى الأحاسيس المعقدة

يقول روجرز: "المحركات المصغرة الجديدة للجلد أكثر تطورًا بكثير من 'الاهتزازات البسيطة' التي استخدمناها كعروض توضيحية في ورقتنا البحثية الأصلية عام 2019. على وجه التحديد، يمكن لهذه الأجهزة الصغيرة توصيل قوى محكومة عبر نطاق من الترددات، مما يوفر قوة ثابتة دون الحاجة إلى تطبيق مستمر للطاقة، بالإضافة إلى ذلك، تسمح نسخة أخرى من المحركات بتوفير حركة لولبية لطيفة على سطح الجلد لتعزيز القدرة على توصيل القوة العمودية، مما يضيف واقعية للأحاسيس.

تطبيقات محتملة من الألعاب إلى الرعاية الصحية

يُعد الجهاز مناسبا بشكل خاص لتطبيقات الواقع الافتراضي والألعاب، لكن الباحثين يرون إمكانات كبيرة في مجال الرعاية الصحية، على سبيل المثال، يمكن أن يساعد الجهاز الأشخاص الذين يعانون من ضعف البصر على التنقل في بيئاتهم باستخدام ردود فعل لمسية بدلاً من الاعتماد على الرؤية. كما يمكن أن يوفر ملاحظات للأشخاص الذين يستخدمون الأطراف الاصطناعية، مما يعزز قدرتهم على التفاعل مع محيطهم.

 تصميم موفر للطاقة: استخدام الطاقة المخزنة في الجلد

يتكون الجهاز من مصفوفة هيكساغونالية مكونة من 19 محركا مغناطيسيا صغيرا مغلفا داخل مادة سيليكون مرنة. يمكن لكل محرك توصيل أحاسيس مختلفة، بما في ذلك الضغط والاهتزاز والالتواء، باستخدام تقنية البلوتوث في الهاتف الذكي، يتلقى الجهاز بيانات عن محيط الشخص لتحويلها إلى ردود فعل لمسية — مما يعوض إحساسا (مثل الرؤية) بآخر (مثل اللمس).

على الرغم من أن الجهاز يعمل ببطارية صغيرة، إلا أنه يوفر الطاقة باستخدام تصميم "ثنائي الاستقرار" ذكي، هذا يعني أنه يمكن أن يبقى في وضعين مستقرين دون الحاجة إلى مدخلات طاقة مستمرة. عندما تضغط المحركات لأسفل، يتم تخزين الطاقة في الجلد وفي الهيكل الداخلي للجهاز. عندما تدفع المحركات للأعلى، يستخدم الجهاز كمية صغيرة من الطاقة لإطلاق الطاقة المخزنة، وبالتالي يستخدم الجهاز الطاقة فقط عندما تغير المحركات وضعها. مع هذا التصميم الموفّر للطاقة، يمكن أن يعمل الجهاز لفترات أطول بشحنة بطارية واحدة.

اختبار الجهاز: نتائج واعدة

لاختبار الجهاز، قام الباحثون بتغطية عيون أشخاص أصحاء لاختبار قدرتهم على تجنب الأشياء في طريقهم، وتغيير وضعية أقدامهم لتجنب الإصابة، وتعديل وضعيتهم لتحسين التوازن، في إحدى التجارب تمكن المشاركون من التنقل عبر مسار مليء بالعوائق باستخدام ردود فعل لمسية من الجهاز. بعد فترة تدريب قصيرة، تمكن المشاركون من تغيير سلوكهم في الوقت الفعلي باستخدام الجهاز.

مستقبل التكنولوجيا

يقول روجرز: "كأحد الأمثلة العديدة للتطبيقات، نعرض أن هذا النظام يمكن أن يدعم نسخة أساسية من 'الرؤية' في شكل أنماط لمسية يتم توصيلها إلى سطح الجلد بناءً على البيانات التي تم جمعها باستخدام وظيفة التصوير ثلاثي الأبعاد (LiDAR) المتاحة على الهواتف الذكية، هذا النوع من 'الاستبدال الحسي' يوفر إحساسًا بدائيا ولكن ذا معنى وظيفي بمحيط الشخص دون الاعتماد على البصر — وهي قدرة مفيدة للأفراد الذين يعانون من ضعف البصر.

خطوة جديدة نحو تجارب أكثر واقعية

يُمثل هذا الجهاز خطوة مهمة نحو تحسين تجارب الواقع الافتراضي وتوسيع تطبيقات التكنولوجيا القابلة للارتداء في مجالات متعددة، مع التصميم الموفّر للطاقة والقدرة على توصيل أحاسيس معقدة، يفتح الجهاز الباب أمام إمكانات جديدة في الألعاب والرعاية الصحية وغيرها من المجالات.