在虚拟现实（VR）中，“看见”较易，“摸到”更难。传统被动触觉道具通常遵循“一物一模”：每个虚拟物体都要制作并配准一个实体模型，导致成本高、难携带、难存储，也难以在多任务场景快速切换。
近日，东华大学先进纤维材料全国重点实验室&材料科学与工程学院的王刚等牵头，联合同济大学创意设计学院、东华大学信息与智能科学学院等开展织物拓扑/构型设计与信号采集，并与四川大学、愉悦家纺有限公司、香港城市大学、国家体育总局体育科学研究所、加州大学洛杉矶分校等合作，开展学科交叉与校企协同研究，在National Science Review在线发表题为“Fabric topological haptic proxy for interactive virtual reality”的论文。
团队在半导体功能纤维工作的基础上，提出了一种织物拓扑触觉代理（fabric-based topological haptic proxy, FTHP）：将折纸启发的拓扑结构与可发电传感纱线织入同一块织物，使其可在平面、折叠与变形三种工作状态之间可控切换，一“布”多用，突破传统“一物一模”的道具依赖。
模拟空间站VR 交互任务演示
其核心创新在于“拓扑约束”与“织入式传感”的协同。由于织物自由形变路径过多，易塌陷扭曲，导致触觉边界不稳定、信号歧义大。FTHP将织物划分为可拼接拓扑单元：刚性片段与柔性棉布“铰链”按预设折线连接，借鉴折纸思想，把连续且不可控的形态空间收敛为少数可预测、可复现的构型。这使折叠后的面—棱—角更清晰，触觉参照更稳定，且形态切换本身可作为“指令语言”。
面向航天员虚拟操控的 FTHP 总体框架：从纱线—单元—织物到三态交互
为在不牺牲柔性的前提下稳定读取交互，团队将传感纤维织入拓扑单元并设计7通道布局，采集触摸、滑动、按压与折叠过程产生的电信号；CNN将信号映射为控制命令。研究进一步在“空间探索”VR场景中设计三类任务：平面态完成视角滑控，变形态以折叠序列触发模式/工具切换，折叠态在三维几何表面进行点击与滑动操控。多用户测试结果显示系统具备良好鲁棒性与可用性。
7 通道FTHP 原型与 CNN 解码：触摸/折叠动作识别及三态 VR 控制演示
该工作的实现依赖于紧密的跨学科交叉与校企协同，文章展望，FTHP的可折叠、低负载、易携带特性，使其具备服务航天员受限空间操作训练与舱内人机交互等航空航天场景的潜力，为低成本、可扩展的沉浸式触觉交互提供新路径。
东华大学王刚、孙恒达、张光林，同济大学王琦为通讯作者。相关工作基于国家重点研发项目、国家自然科学基金、山东省重点研发计划项目等支持。
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https://doi.org/10.1093/nsr/nwag041
