개인용 장치는 우리의 시각과 청각에 사실상 무제한의 정보 스트림을 제공하는 동시에 우리의 촉각을 거의 그대로 유지한다. 새 장치는 잘 사용되지 않는 감각 자원을 활용한다.

"기술은 촉감을 기반으로 한 촉각이나 의사소통을 채택하는 데 속도가 느렸다."라고 라이스대학교의 기계 공학 박사 과정 학생이자 디바이스(Device) 저널에 게재된 연구의 주요 저자인 바클레이 주멧(Barclay Jumet)은 말한다.

"햅틱을 통합한 기술 중에서 웨어러블 장치는 복잡한 신호를 제공하기 위해 여전히 부피가 큰 외부 하드웨어가 필요한 경우가 많아 일상 활동에서의 사용이 제한된다."

햅틱 액세서리의 새로운 시스템은 이전 작업에서 설명한 접근 방식을 기반으로 유체 제어를 사용하여 웨어러블의 직물 구조에 프로그래밍함으로써 하드웨어의 필요성을 줄인다.

에너지, 재료 및 유체의 교차점을 연구하는 연구실의 기계공학 조교수인 다니엘 프레스턴(Daniel Preston)은 "전압과 전류를 사용하는 기존 제어 시스템에서는 일반적으로 복잡한 촉각 신호를 얻기 위해 많은 전자 입력이 필요하다."고 말한다.

"이 장치에서 우리는 이러한 복잡성을 유체 컨트롤러에 많이 덜었고 정교한 촉각 자극을 제공하기 위해 매우 제한된 수의 전자 입력만 필요하다."

벨트와 직물 슬리브로 구성된 웨어러블은 압력 및 유속과 같은 유체 신호를 사용하여 진동, 두드리기, 쥐어짜기 등의 감각을 포함한 복잡한 촉각 신호의 전달을 제어한다.

벨트에 부착된 작고 가벼운 이산화탄소 탱크는 열 밀봉 가능한 직물에 통합된 밀폐 회로에 공급되어 1/4 크기의 파우치(각 슬리브에 최대 6개)가 다양한 힘과 빈도로 팽창하게 한다.

실제 탐색에 대한 장치의 유용성을 보여주는 실험에서 이러한 신호는 휴스턴 거리를 통과하는 1마일 길이의 경로에서 사용자를 안내하는 역할을 했다. 또 다른 실험에서는 사용자가 햅틱 직물을 통해 전달되는 방향을 따라 필드에 보이지 않는 테트리스 조각의 윤곽을 그렸다.

"벨트에는 필요할 수도 있는 전자 제어 시스템의 축소 버전이 통합되어 있다."고 주멧(Jumet)은 말한다. “이 경우에는 앞, 뒤, 왼쪽, 오른쪽의 네 방향 중 하나를 표시하기 위해 점진적으로 팽창하는 두 개의 소매에 걸쳐 있는 12개의 파우치가 있었다. 따라서 12개의 전자 입력이 필요한 대신 복잡성을 슬리브에 내장하고 4개의 입력만 사용할 수 있어 2/3가 줄어든다.

“미래에는 이 기술이 내비게이션 시스템과 직접 통합될 수 있으므로 옷을 구성하는 직물 자체가 이미 과부하 된 시각 및 청각 감각에 부담을 주지 않고 사용자에게 가야 할 길을 알려줄 수 있다. 예를 들어 지도를 참조하거나 지도를 참조하거나 가상 비서의 말을 들어보라.”

더욱이, 웨어러블 직물 장치는 시각이나 청각이 제한된 사용자가 장애물을 감지하고 실시간으로 동적 환경을 탐색할 수 있도록 다른 감지 및 제어 메커니즘을 통합할 수 있다.

"예를 들어 이와 같은 장치는 청력 상실로 고통받는 사람들에게 도움이 될 수 있다"고 기계공학과 학과장이자 기계공학, 전기 및 컴퓨터 공학, 생명공학, 컴퓨터 과학 교수인 마샤 오말리(Marcia O'Malley)는 말한다.

달팽이관 이식은 심각한 청력 손실이 있는 사람들의 어음 인식을 회복할 수 있지만, 문헌에 따르면 이러한 사람들은 여전히 시끄러운 환경에서 말을 이해하는 데 어려움을 겪고 소리의 출처를 찾는 데 어려움을 겪을 수 있다. 햅틱 피드백은 인공와우 성능을 향상하거나 환자의 입술 읽기를 더 쉽게 만들 수 있는 잠재력을 가지고 있다.

오말리는 "다른 방식으로 인코딩 된 동일한 정보를 전달하는 촉각 단서로 강화된 경우 인공와우에서 처리된 소리를 더 잘 인식하고 해석할 수 있다."고 말한다.

또 다른 응용 사례는 웨어러블이 신체의 다른 곳에서 햅틱 피드백으로 전달할 수 있는 데이터를 수집하기 위해 보철물에 센서를 내장하여 절단 환자의 촉각을 복원하는 것이다.

라이스대학교의 메카트로닉스 및 햅틱 인터페이스 연구소를 이끌고 있는 오말리는 "이 경우 사용자가 경험하는 촉각 피드백은 사용자가 취하는 행동과 직접적인 상관관계가 있다."고 말한다.

“햅틱 장치에 이러한 스마트 직물을 사용할 때의 가장 큰 장점 중 하나는 디자인 공간에 훨씬 더 많은 자유와 유연성을 제공한다는 것이다. 우리는 더 이상 설계에 통합해야 하는 구성 요소의 크기나 형상에 제약을 받지 않는다.”

열 밀봉 가능한 직물은 마모에 대한 복원력이 있어 일상적인 집중 사용에 적합한다.

주멧은 "우리는 장치를 25번 세척한 다음 칼로 자르고 절단된 부분 위에 직물 패치를 다림질하여 햅틱 직물의 내구성을 테스트했다."고 말한다. “세탁하고 자르고 고치는 일을 반복한 끝에 의도한 대로 계속 작동했다.”

주멧은 의학적으로 유용한 응용 분야의 기초 역할을 하는 것 외에도 햅틱 직물이 "더 몰입적이고 원활하게 연결된 세상을 가능하게 할 수 있다"는 희망을 표현했다.

"단순한 진동 신호를 보내는 스마트 시계 대신 이제 우리는 손으로 쓰다듬거나 몸통이나 팔을 부드럽게 두드리는 느낌을 주는 '스마트 셔츠'를 구상할 수 있다."고 그는 말한다. "영화, 게임 및 기타 형태의 엔터테인먼트는 이제 촉각을 통합할 수 있으며 가상현실은 더 오랜 시간 동안 더욱 편안해질 수 있다."

출처: 라이스대학교