与视觉和听觉不同，触觉往往很难被主动忽略。

一次突然的碰撞、一只手搭在肩膀上，甚至轻微而持续的按压，都能迅速引起人的注意和本能反应。人体皮肤分布着大量机械感受器，尤其是面积广阔的躯干部位，本可以成为传递复杂信息的重要界面。然而，目前多数可穿戴触觉设备仍集中在手指或局部皮肤，只能提供振动、按压等较单一的反馈；部分设备还依赖刚性结构或皮肤黏附，不仅覆盖范围有限，长时间佩戴也容易产生不适。

西湖大学姜汉卿教授团队将双稳态金属薄壳与柔性气动织物结合，开发出一种可直接集成到服装中的触觉纺织界面。成果于2026年8月3日发表于Nature旗下新刊《自然-传感器》，这也是西湖大学创校以来的首篇Nature Sensors。

单个执行器瞬时冲击力约14 N，系统延迟仅44毫秒；阵列化马甲可产生冲击、振动、按压、滑动等多种触觉，将视觉信息转化为身体可“读”的触觉指令；视障辅助导航中，转弯决策时间从41秒缩短至20秒，效率提升近一倍。

用“啪嗒”一声的翻转，模拟真实的触碰

想象一下按压一个金属弹簧片——当压力达到临界点时，它会突然“啪嗒”一声翻转过去，发出清脆的触感和声音。这就是双稳态结构的核心：它有两个稳定的形态，从一个形态切换到另一个形态只需输入极小的能量，且无需持续供能就能保持在新的状态。

姜汉卿团队把这个原理“缝”进了衣服里。单个执行器由多层织物构成，中心是一片经过热处理的曲面铜壳，上下分别布置两组相互垂直的气动腔体（图2a）。通过控制不同气囊的充气顺序，同一个执行器可以输出三种截然不同的触觉模式（图2b）：

• 冲击模式：上层气囊缓慢充气储存弹性能，薄壳达到临界状态后瞬间翻转（约0.5毫秒），将能量快速释放到皮肤上，峰值力可达约14 N——就像被人敲了一下。完成翻转后不需要继续供气，节能且高效。
• 振动模式：上下气囊交替驱动，薄壳在两个稳定状态之间往复翻转，产生最高约10 Hz的周期性振动。
• 按压模式：下层气囊缓慢充气，薄壳限制气囊向外膨胀，将作用力集中到皮肤上，形成持续而可调的按压感。

Figure 2（执行器结构与三种工作模式）

阵列化：把衣服变成“触觉屏幕”

单个执行器再强，也只能提供一个点的触觉。团队借鉴电子显示屏的“行列扫描”思路，设计了气动“与逻辑”——只有某一行和某一列的气囊同时达到压力阈值，交叉位置的双稳态薄壳才会被触发（图2g）。一个6×8阵列原本可能需要96路独立控制，采用扫描策略后仅需28路。

通过连续触发并复位不同位置，触觉还能沿预设路径“滑动”，在皮肤上形成从左到右、由下向上甚至环形旋转的感觉（图2h）。系统延迟约57毫秒，足以满足大多数实时交互场景。

Figure 1（整体设计概念）

验证：皮肤变形+主观识别+脑电信号，三重证据

人体真的能准确“读懂”这些触觉吗？团队从三个层面进行了验证（图3）：

1. 皮肤变形：3D数字图像相关技术记录显示，冲击产生尖锐快速的变化，振动表现出周期性起伏，按压呈现缓慢上升和持续保持——三种模式的物理波形明显不同。
2. 主观识别：冲击和振动的辨识率整体超过96%（1 Hz振动达100%）；按压模式随着压力增强，准确率从76.67%提高至93.33%。
3. 脑电信号：快速冲击引发显著的诱发电位变化，振动产生与输入频率对应的周期性脑电波动——不同触觉在大脑皮层响应中也能被区分。

当3×3阵列编码八个空间方向和十种运动轨迹时（图3g），静态位置识别率均超过81%；加入动态滑动轨迹后，准确率进一步提高。相比单个触点，连续滑动轨迹提供了更完整的时空信息，因此更容易被正确理解。

Figure 3（触觉感知验证）

应用：从VR交互到视障导航

虚拟触觉复制：当虚拟人物拍打用户肩膀时，马甲在对应位置输出2 Hz振动；当虚拟人物拥抱用户时，胸前模拟头部接触，腰部模拟手臂环抱（图4a-b）。

视觉-触觉感觉替代：团队将深度相机、计算模块与触觉马甲连接，使摄像头看到的障碍物距离和方向被实时转换为触觉信息（图4c）。前方障碍物接近时，振动频率随距离增加；需要转弯或上下楼时，身体表面出现明确的滑动轨迹（图4d-f）。

在转弯决策任务中，使用传统白手杖的平均完成时间为41.33秒，而使用触觉马甲后缩短至20.25秒，效率提高近一倍（图4h-i）。开放环境中方向判断准确率达100%，上下楼识别准确率达97%。

Figure 4（应用演示）

论文信息：Bistable haptic textiles for immersive somatosensory augmentation and sensory substitution，Nature Sensors，2026，

DOI: 10.1038/s44222-026-00473-z

总结：

双稳态薄壳+柔性气动织物→单个执行器冲击力14 N/响应0.5 ms/振动10 Hz→气动“与逻辑”实现阵列化触觉屏幕→冲击/振动/按压/滑动多模式输出→VR触觉复制+视障导航（转弯决策效率提升近一倍）。