Facebook探索氣動型AR/VR觸覺反饋手套

（映維網 2020年10月09日）Facebook在9月中旬的Connect 2020大會發布了一系列的AR/AVR信息，涵蓋最新硬體產品、軟體產品、解決方案、開發者服務、前沿技術研究等等。然而，本次活動並沒有介紹FRL Research的一個富有前景的手套項目。

實際上，FRL Research正在與康奈爾大學的研究人員開發一種搭載柔性氣動執行器、可以「測量局部力」、並為用戶提供「觸覺反饋」的3D列印型手套。

觸覺手套必須滿足兩個條件：一方面，它必須輕便，能夠適應手和手指的靈活運動；另一方面，它必須足夠耐用，能夠使用和清洗一千次而不會損壞。所以這對應用材料提出了非常高的要求。

與傳統合成材料相比，柔性物質存在固有的減震性、負載管理和被動能量回收等優勢。柔性組織在機器人技術中特別有用，因為柔性組織的低模量和大可擴展性能夠允許製造出幾乎可以變形成任何狀態而不會斷裂的靈活機器人。

由於耐熱性和化學惰性，矽橡膠是製造柔性組建的理想材料。儘管如此，傳統的製造工藝往往只能產生簡單的稜柱形。最近的橡膠研究已經在使用液態有機矽材料作為擠出式3D列印油墨，但它們的改性削弱了交聯密度。

由於材料的強度降低，基於擠出式工藝的樣品在懸垂性方面顯示出有限的列印保真度，導致它們在固化前坍落。其他研究小組曾嘗試使用光固化（SLA）技術來生產液態樹脂零件，從而提供了更大的穩定性，但韌性不如商用橡膠。

另外，SLA的加工要求使用穩定的低粘度樹脂，所以傳統的方法無法用於增強它們。作為一種替代策略，FRL Research和康奈爾大學的研究小組提出用Double Networks來提供強度更高的橡膠，亦即致使兩種聚合物佔據相同的體積。

在這種新方法中，兩種聚合物層具有不同的性質和功能。外層易碎，會耗散能量，而第二層網絡則保持完整，能夠承受重載。利用這種DNs，研究人員表示它們不僅可以匹配商業橡膠的強度質量，同時可以將列印對象與其他基材結合起來。

為了創造這種新材料，研究人員使用了硫醇烯矽酮配方作為基礎，因為它具有低粘度、快速凝膠化和高反應轉化率的特性。相比之下，DN中的二次聚合物需要形成自己獨特的網絡，所以團隊因其固有的韌性和剛性使用了Mold Max Series樹脂。

在兩階段的組合過程中，橡膠依次形成光固化硫醇烯矽酮和機械穩定的縮合固化有機矽。隨後的紅外光譜測試顯示，這兩個網絡的相對質量分數可以改變，從而允許研究人員調整樹脂的列印適性和機械性能。

例如，通過將「綠色」部分的0.008兆帕提高到0.92兆帕，增加冷凝網絡的負荷可以顯著提高最終零件的抗拉強度。利用四種不同的錫基橡膠材料，研究小組隨後試驗改變DN中的基材以調整其機械特性。

接下來，研究人員利用一種所述材料和四個3D列印的氣動執行器製造了一款觸覺反饋手套原型。其中，空氣會吹入氣室並致使材料膨脹以模擬阻力。實驗表明，相關的裝置不僅允許靈巧的操作，並且鍵合結構在10個月的時間裡經受了數百次運動周期的考驗。

相關論文：3D printable tough silicone double networks

需要注意的是，所述項目依然處於研發階段，但研究人員希望這可以為日後的VR/AR手套奠定基礎，從而幫助開發出實用親民的交互工具。

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