مقارنة تراكب وتوجيه المغناطيسين في جهاز اهتزاز طرف الإصبع

الشعور بالعوالم الرقمية على أطراف أصابعك

مع انتقال الواقعين الافتراضي والمعزز من المختبرات إلى غرف المعيشة، لا يزال هناك عنصر مفقود هو الإحساس باللمس الذي يبدو طبيعياً. تستكشف هذه الورقة جهازاً صغيراً قابلًا للارتداء يلبس فوق طرف الإصبع ويستخدم المغناطيسات لإحداث اهتزازات مقنعة. من خلال دراسة طرق ترتيب هذه المغناطيسات وكيف يدرك الناس الإحساس الناتج، يهدف الباحثون إلى جعل القوام والأزرار والأشياء الافتراضية تبدو أقرب إلى الواقع — باستخدام إشارات بسيطة مثل الصوت المسجل.

غطاء ناعم بمغناطيسات مخفية

بنى الفريق على عمل سابق استخدم مغناطيسًا واحدًا داخل غطاء سيليكوني ناعم لطرف الإصبع. في التصميم الجديد، تم تضمين مغناطيسين صغيرين في الغلاف المطاطي ويتم تشغيلهما بواسطة لفافة سلكية قريبة تولد مجالًا مغناطيسيًا متغيرًا. عندئذ تدفع وتجذب المغناطيسات المادة اللينة المحيطة — وبالتالي الجلد — محدثة اهتزازات. اختبر الباحثون تخطيطات مختلفة: وضع المغناطيسات على طول الإصبع مقابل عبره، وتوجيهها بحيث تتحرك في نفس الاتجاه أو في اتجاهين متعاكسين عند تشغيل اللفافة.

محاكاة كيفية تحرك الإصبع

قبل بناء الأجهزة، استخدم الفريق نموذجًا حاسوبيًا مفصلاً لطرف الإصبع، يشمل طبقات الجلد والأنسجة الرخوة والعظم، مغلفًا بغطاء السيليكون الذي يحمل المغناطيسين. راقبوا كيف يتشوه طرف الإصبع عندما تُشغَّل المغناطيسات عند ترددات مختلفة، من الرعدة المنخفضة جدًا إلى الاهتزازات السريعة. أظهر النموذج أن وضع المغناطيسات عبر الإصبع (من جهة الإبهام إلى جهة الأصبع الصغير) ينتج حركة كلية أكبر من وضعها على طول الإصبع. كما كشف أن نطاقات ترددية معينة — حول 180 إلى 360 دورة في الثانية — تجعل لوحة الإصبع تتحرك بقوة أكبر، مما يوحي بأن هذه الاهتزازات يجب أن تُشعر بأنها أكثر وضوحًا.

ما الذي يشعر به الناس فعلاً

ثم صنع الباحثون أكمامًا ناعمة بأحجام متعددة ودعوا 24 متطوعًا لتجربتها في المختبر. لم يستطع المشاركون رؤية الجهاز؛ بل وضعوا أطراف أصابعهم تحت اللفافة وأبلغوا عما يشعرون به. في تجربة واحدة، أشاروا إلى أدنى اهتزاز يمكنهم اكتشافه عند ترددات مختلفة. كانت الحساسية أعلى في النطاق الترددي المتوسط، مما يتوافق مع كل من المحاكاة والمعروف عن خصائص اللمس البشري. والأهم أن عتبات الاكتشاف كانت متقاربة جدًا بين توجيهي المغناطيس، مما يشير إلى أن قلب المغناطيسات لا يغير مدى سهولة الإحساس بالاهتزازات.

معاً أم بالتناوب؟ كيف يُحس النمط

في تجربة ثانية، حكم المشاركون فيما إذا كانت البقعتان المهتزّتان على الإصبع تُحس كأنهما تتحركان "معاً" أو "بالتناوب"، وأين تبدو الحركة أقوى على لوحة الإصبع. عند الترددات المنخفضة، كان الناس يميلون إلى وصف الإحساس بأنه يتناوب بين نقطتين، بغض النظر عن كيفية توجيه المغناطيسات فعليًا. عند الترددات العالية، شعروا في كثير من الأحيان باهتزاز واحد وموحد. هذا يوحي بأنه بالنسبة للاهتزازات السريعة، يكون الدماغ أقل حساسية للفروقات الزمنية الطفيفة بين أجزاء الإصبع المختلفة. كما اختار العديد من المشاركين أيضًا رسومات تُظهر نطاقًا واسعًا من الحركة عبر اللوحة، خاصة في النطاق الترددي المتوسط حيث تنبأ النموذج بحركة قوية.

تشغيل صوت اللمس

لاستكشاف الاستخدامات اليومية، لم يشغل الفريق الجهاز بنغمات نقية بل بأصوات مسجلة لتفاعلات الإصبع — التمرير فوق الأقمشة والمطاط، نقر شريط، طرقات على طبل يدوي، فَضّ علبة، أو عصر زجاجة رش. أُرسل الإشارة الصوتية، بعد ترشيحها للاحتفاظ فقط بنطاق الترددات الذي تشعر به الجلد، في الوقت نفسه إلى مكبرات الصوت وجهاز طرف الإصبع. قيّم المشاركون مدى مطابقة الإحساس في طرف الإصبع لما شاهدوه وسمعوه، ومدى واقعيته، ودرجة متعته. كانت التفاعلات مع الأشياء، وخصوصًا النقر على طبل يدوي، مصنفة على أنها أكثر واقعية ومتطابقة من التمرير فوق القوام. بشكل عام، فضّل المستخدمون قليلاً التكوين الذي تحركت فيه المغناطيسات معًا بتناغم، ووصَفوه بأنه أوضح وأكثر متعة.

إدخال لمسة بسيطة إلى الواقع الافتراضي

يوضح المؤلفون كيف يمكن توصيل هذا الغلاف لطرف الإصبع بنظام واقع افتراضي: يعزف سماعة الرأس صوتًا قصيرًا مسجلاً كلما نقر المستخدم أو ضغط على جسم افتراضي، ويُرسل نفس الصوت في الوقت نفسه عبر مضخم إلى اللفافة عند طرف الإصبع. من دون أي إشارات مخصصة معقدة أو معدات ثقيلة، يشعر المستخدم باهتزاز موجز ومقنع يتطابق مع الحدث الافتراضي. تختتم الدراسة بأن غلافًا بمغناطيسين مع وضع المغناطيسات عبر الإصبع وتشغيلها عبر الصوت هو وسيلة عملية ومريحة لإضافة إحساسات "نقرة" و"تماس" مقنعة إلى العوالم الرقمية، على الرغم من أن مخططات أكثر تطورًا ستظل مطلوبة للقوام الغني والمستمر.

الاستشهاد: Gertler, I., Ballardini, G., Tangolar, D. et al. Comparing placement and polarity configurations of a two-magnet fingertip vibrotactile device. Sci Rep 16, 12600 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41307-7

الكلمات المفتاحية: تغذية راجعة لمسية, جهاز اهتزاز لطرف الإصبع, واجهات قابلة للارتداء, اللمس في الواقع الافتراضي, اهتزاز مدفوع بالصوت