Föreställ dig en virtuell värld där någon rör din arm under ett samtal och du känner känslan som om de var med dig.

Vid USC:s institution för datavetenskap, Adjunkt Heather Culbertson har utvecklat ett nytt haptiskt armband som efterliknar de gester som används vid social kontakt, speciellt känslan av att ett finger rör sig längs armen. Hon utvecklade armbindeln tillsammans med kollegor från Stanford University, där hon arbetade som forskningsingenjör innan hon började på USC i januari.

Den bärbara textilen är inbäddad med små högtalarmanöverdon som reser sig och faller för att simulera olika förnimmelser. Styrs av en algoritm, rörelsen är tidsinställd för att skapa en "haptisk illusion" som känns som en riktig mänsklig beröring.

"Mekaniskt simulerar en lång rörelse, som ett finger som drar längs huden, är mycket svårt att uppnå på ett litet utrymme som en bärbar, sade Culbertson, huvudförfattare till studien som presenterades vid årets IEEE Haptics Symposium i San Francisco.

"Med den här enheten, vi skapar en illusion av sidorörelser från sida till sida genom att använda vertikala rörelser upp och ner. Högtalarna dras in i huden en i taget för att simulera känslan av ständig rörelse."

Culbertson hoppas att hylsan kan vara ett effektivt terapeutiskt verktyg för personer med ångest eller individer som riskerar att bli isolerade, som den äldre befolkningen. Det kan också förmedla riktningsinformation för personer med synnedsättning.

"Detta är en första prototyp, men det är förvånansvärt effektivt, " sa Culbertson. "När det kommer till haptik, människor är hårda kritiker - du måste få sensationen helt rätt."

Efterlikna den mänskliga beröringen – det handlar om haptik

Haptics relaterar till beröringssinne inom teknik, som redan finns i många konsumentenheter, framför allt videospelskontroller, smartphones och smartklockor. Culbertson är specialiserad på social haptik, ett framväxande fält som försöker förmedla eller framkalla känslor med konstgjorda medel.

"Jag är intresserad av den sociala sidan av robotik, specifikt hur människor använder beröring för att kommunicera och samla information om världen omkring dem, " Hon sa.

Forskning har visat att beröring är djupt kopplat till känslor, utlöser en kaskad av kemiska reaktioner som visat sig minska depression och minska stress under medicinska procedurer. Trots detta, datorförmedlade interaktioner saknar för närvarande rika, meningsfulla beröringssignaler.

"Vi förmedlar så mycket information genom beröring, ", sa Culbertson. "Men nu spenderar vi mer och mer av vår tid online, vi tappar den känslan av anknytning."

Hon tillade:"Att shoppa eller prata med vänner och familj online är upplevelser som för närvarande är begränsade till dina visuella och auditiva sinnen. Min dröm är att skapa virtuella beröringsförnimmelser som är oskiljaktiga från vad du känner i den verkliga världen."

Kan inte stoppa känslan

Majoriteten av elektroniken som erbjuder haptisk feedback använder vibrationer. Men för applicering i en bärbar social enhet, Culbertson och teamet ville skapa en mer naturlig sensation.

"Med vibrationer, du kan skapa känslan av rörelse, men det känns inte som att du härmar en mänsklig beröring – det känns bara som surrande, " sa hon. "Det är också väldigt svårt att isolera vibrationer, så folk ställer bara in det."

När du experimenterar med material för billiga prototyper, forskarna fann att magneter skapade en överraskande övertygande känsla av beröring när de stötte bort in i huden.

Med samma principer, forskarna började arbeta med att bygga en mekanisk anordning med sex små, lågpris exciter-högtalare inbäddade i en lätt tygfodral. Drivs vid låga frekvenser, högtalarna avger rörelse istället för vibrationer eller ljud som finns vid högre frekvenser.

Under en användarstudie, forskarna fann att korta pulser med långa fördröjningar skapade en "läskig" känsla, liknar något som kryper upp i huden, medan långa pulser med korta fördröjningar skapade en högst realistisk känsla.

Kan känslan bli för realistisk? "Vi har inte stött på det än, " sa Culbertson.

Förutom applikationer i sociala enheter, Culbertson sa att den här typen av haptisk teknologi också kan bäddas in i bilsäten för att förmedla riktning och annan information till förare, som varningar och varningar för döda vinkeln.

"Känselsinnet är mycket underutnyttjat i dagens teknik, " sa Culbertson. "Detta är bara toppen av isberget."