洛桑联邦理工学院(EPFL)的研究人员开发了一种可定制的软体机器人系统，该系统利用压缩空气在各种配置下产生形状变化、振动和其他触觉反馈。该设备在虚拟现实、物理治疗和康复等领域的应用前景广阔。

与其灵活且相当复杂的16种配置相比，由洛桑联邦理工学院工程学院可重构机器人实验室开发的Digits框架的设计相对简单。每个配置都由多个模块(或Digits)组成，这些模块由刚性连杆通过柔性关节连接而成。这些关节由加压气囊控制，以改变模块的形状和刚度。

在最近发表在《先进智能系统》上的一项研究中，可重构机器人实验室负责人 Jamie Paik 和她的团队展示了两种 Digits 配置——可穿戴的 TangiGlove 和手持的 TangiBall——展示了其框架的多功能性。

“触觉界面可以通过模拟真实世界的触觉来增强虚拟现实体验，并通过交互系统支持康复。但我们确实需要更通用的可重构设计和控制方法。”博士生兼第一作者 Serhat Demirtas 解释道。

由于其模块化设计，Digits 框架具有广泛的应用潜力，包括渐进式肌肉训练和运动恢复以及虚拟环境中触觉界面的不同配置。

与人类触觉的丰富感官相匹配

与视觉和听觉等人类其他感官(它们大多是被动的)不同，触觉需要摩擦或抓握等复杂的动作来感知纹理、温度、重量、形状或硬度。因此，触觉技术通常只针对单一用途或触觉方面进行开发，因为创建能够兼具适应性、可扩展性和逼真触觉体验的系统极具挑战性。

Digits 框架凭借 Paik 实验室标志性的可重构机器人技术，成功应对了这一挑战。值得注意的是，它涵盖了机器人结构的两大类别：闭链和开链。开链结构由一系列一端固定的连接链组成，类似于机械臂;而闭链结构通常采用两端固定的环状设计。

因此，开链式 TangiGlove 类似于外骨骼，可用于向佩戴者提供刚度反馈。同时，闭链式 TangiBall 拥有四个相连的 Digit，除了提供刚度反馈外，还可以呈现多达八种不同的形状——从立方体到球体。这两款设备都能产生振动。

除了模块化设计之外，Digits 框架还因其对气动(压缩空气)驱动的关注而引人注目，这是机器人领域中一个尚未被充分探索的个性化触觉体验领域。为了弥补这一空白，科学家们扩展了开源机器人软件 Feelix，使用户能够创建自定义的气动触觉交互配置文件。基于机器学习的系统可以感知 Digits 模块中由触摸引起的变化，并创建全新的智能、直观的交互——无需任何编码。

该团队已计划通过评估治疗场景和长期可用性来开发该技术的康复潜力。他们还在通过新的配置探索更广泛的应用，尤其是那些能够利用该设备在不同尺寸、形状和硬度之间快速转换的功能的应用——这是在虚拟和增强环境中进行实时交互的必要前提。

“我们开发 Digits 模块的目标是通过可重构机器人重新定义人机交互，这些机器人可以调整自身形状、硬度和触觉反馈。这种适应性能够为每个人提供更逼真的虚拟现实、更有效的康复和更丰富的体验——无论他们的体型、能力和需求如何，”Paik 强调道。

更多信息： Serhat Demirtas 等，《可重构触觉反馈：综合设计与控制框架》，《先进智能系统》(2025 年)。