Hands On: Как хаптичните технологии ще докоснат VR

реклама

Почти всички внушителен Защо технологията за виртуална реалност ще взриви ума ви след 5 годиниБъдещето на виртуалната реалност включва проследяване на главата, очите и изразите, симулирано докосване и много други. Тези невероятни технологии ще ви бъдат достъпни след 5 или по-малко години. Прочетете още VR работата, извършена до този момент, се фокусира върху само две сетива: зрението и слуха ви. Това е чудесно начало и такова, което ще даде възможност за много мощни преживявания VR ще се промени завинаги: Ето какВиртуалната реалност е нов начин за комуникация с вашия зрител и много хора с произход в традиционното киносъздаване намират възможностите за вълнуващи. Прочетете още , но е непълен. За да потопите изцяло потребителите в интерактивна среда за виртуална реалност, ще е необходимо да изградите периферни устройства, които изцяло ангажират вашето усещане за допир.

За съжаление, докосването е много по-трудно да се заблуждаваш, отколкото е зрението. С визия всичко, което хардуерът трябва да прави, е сигнали за прекъсване, пътуващи към очите. Кожата, за разлика от тях, покрива около два квадратни метра от тялото ви и артикулира сложни двупосочни взаимодействия със света.

Това е органът, който хаптичната технология се опитва да измами и е трудно. Има редица периферни устройства Следващата стъпка към потапяне във виртуалната реалност - Razer Hydra & The OmniСега, когато Oculus Rift е в ръцете на разработчици и ентусиасти (прочетете обширния ми преглед на Oculus Rift), работата по потребителската версия е в ход. Разработват се нови игри, съществуват ... Прочетете още които съществуват, за да помогнат за изграждането на потапяне, но никой от наличните в момента не предоставя наистина завладяващи хаптични изживявания.

Проблемът се задълбочава, защото стимулацията на кожата няма дългата история на изследванията, която правят оптичните дисплеи. Първото използване на сканиращ дисплей за повторно създаване на изображение е през 1907 г. и това отне на изследователи и инженери почти цял век, за да получите дисплеи достатъчно малки и точни, за да осигурите добро преживяване на виртуалната реалност. Еквивалентното пътуване, за допир, едва сега започва.

В тази статия днес ще проучим някои технологии в разработка, които могат да осигурят усещане за допир на VR потребителите. Класирах технологиите по качеството на опит, който потенциално могат да осигурят, и колко работа е необходима, преди да бъдат комерсиализирани.

грохот

Един прост начин да се осигури обратна връзка със силата е чрез използването на прости вибриращи двигатели от вида, които се намират в пакетите с тътен на съвременни контролери за видеоигри. Те придобиват ново измерение в VR, тъй като те са в състояние да свързват специфични вибрационни честоти и интензитети с границите на виртуалните обекти.

Потребителите могат да почувстват малък проблясък, когато докоснат обект или потребителски интерфейс, и по-силен импулс, когато го активират (подобно на принудителната обратна връзка при съвременните екрани на смартфони).

Този вид обратна връзка също може да се използва за предаване на текстурата на повърхностите. Със система за обратна връзка на всеки пръст, както в случая с Glove1, тази технология може да бъде полезна за навигация във виртуални интерфейси със затворени очи. Въпреки това, тази технология осигурява много спартански, функционален подход при докосване и никога няма да бъде много от потапящия конструктор.

Хептици за срязване на кожата

Технологията за срязване на кожата се основава на изненадващ факт за нашето усещане за допир, който е, че ние главно преценяваме лек, не болезнен натиск от степента, в която кожата ни се плъзга наоколо (нещо, което лесно можете да тествате, като леко докоснете петно ​​по кожата си и плъзнете пръст на ръката.

Докато кожата се разтяга, усещането за натиск се увеличава. Това е удобно, защото срязването на кожата е нещо, което е лесно да се възпроизвежда механично и може осигурете илюзията за постоянен натиск, нещо, което не е възможно с обикновена вибрация мотор.

В момента най-модерното внедряване на тази технология е контролерът Tactical Haptics, който се прикрепя към системата за контрол на движение STEM и осигурява груба обратна връзка в отговор във връзка с виртуални взаимодействия като отдръпване на пистолет, преместване на пръчка през материал и размахване на виртуална тежест във виртуална верига.

Резултатите са изненадващо убедителни за простотата на механизма. Лесно е да си представим как да изградите ръкавица, която предоставя този вид обратна връзка с по-голяма прецизност, позволявайки виртуална обектите да имат плътност, ако не и плътност: обектите могат да се чувстват трудно, те просто няма да могат да спрат движението на ръка на потребителя.

Това е голямо подобрение, въпреки че може да има много от същите ограничения като обикновения тътен - технологията за чиста кожа заблуди усещането за допир, но не може да заблуди проприоцепцията (интуитивното усещане къде са крайниците ти и как са движещ се). Дори кожата на потребителя да им каже, че са ударили нещо твърдо, мускулите им знаят, че ръката им плавно се движи през него.

Роботни арматури

Това е частта, в която всичко започва да става малко странно. Да речем, че технологията трябва да бъде в състояние да спре потребителите да бутат ръцете си през обекти, за да създадат по-убедителна илюзия за солидност. Това означава, че трябва да упражнявате сила върху крайника от някаква външна референтна рамка.

Най-простият начин да постигнете това е да използвате роботиката, която се прикрепя към тялото или към земята, като предотвратява движението му извън границите на виртуалната геометрия.

Само за ръка (позволяваща на потребителя да вземе и усети солидността на виртуалните обекти, изглежда така.

Нещо страшно, нали? Е, има много неща, които ръкавицата все още не може да направи. Ами ако обектът, който докосвате, е тежък? Ами ако е нещо твърдо като стена, което трябва да се съпротивлява на движения от раменете и лактите, както и на китката и пръстите? Е, тогава ти трябва нещо подобно:

Уебсайтът на cyberglove не посочва цена за устройството във видеото по-горе, но други системи като него стигат до стотиците хиляди долари. Част от причината за това е, че само няколко индустриални и военни организации всъщност купуват тези устройства (и то в много малък брой), което увеличава цената.

Другата част е, че това са наистина впечатляващи части от техника на техническо ниво. Помислете какво е необходимо, за да осигурите убедителен опит за бърза обратна връзка при докосване до твърд предмет. Ако потребителят опира ръката си към виртуална стена и натисне, системата трябва да засече движението, да се консултира със симулацията, за да определи, че те докоснете твърд предмет, след което физически (и плавно) преместете арматурата, за да устоите на движението и върнете ръката на потребителя в първоначалното си положение.

Всичко това трябва да се извърши, преди мозъкът да може да регистрира, че движението е започнало. Това е огромно техническо предизвикателство и дори най-добрият хардуер днес не го постига перфектно.

Другото ограничение тук, освен предизвикателствата за намаляване на производствените разходи до приемливо ниво, е свързано с това, че технологията е удобна. Буквално обвързването в сложна и мощна механична арматура има съществени психологически бариери, свързани с нея. Съмнително е дали потребителите ще имат желание да се справят с подобни неудобства редовно, дори ако технологията е достатъчно сложна, за да осигури добро изживяване.

Най-близкото, което тази технология достига до внедряването на потребителско ниво, е под формата на устройства като Докоснете нещо, което го няма - Хаптична технология [MakeUseOf обяснява]Haptics е технологията на допир. В контекста на виртуална среда това би означавало да можеш да пипнеш и усетиш нещо, което буквално го няма, но това със сигурност не е единствената му употреба. От ... Прочетете още соколът Новинт. The Falcon не е устройство за виртуална реалност като такова, като се има предвид, че работното му пространство е сфера само на няколко сантиметра - това каза, че осигурява висока точност, триосна обратна връзка и е единственото устройство в точка на потребителските цени така.

Novint от известно време работи върху екзоскелета, наречен Xio, наречен Xio, въпреки че засега проектът е в крайници, следвайки финансовите проблеми на компанията.

Потенциално тези видове арматури могат да бъдат опростени и по-евтини чрез използването на електроактивни полимери - изкуствени „мускули“ изработени от пластмаса, която се свива в отговор на електрически ток и като цяло са по-евтини и по-компактни от еквивалентните линейни двигатели.

Акустична обратна връзка

Напълно независим подход към проблема е използването на поетапни ултразвукови решетки за създаване на плътни модели на смущения във въздуха, които се регистрират от кожата като твърди и могат да осигурят действителни резистентност. Технологията може да се използва за проектиране на виртуални 3D обекти във въздуха, до които потребителите могат да се докоснат, като възлите на пресичащи се вълни под налягане произвеждат истинска сила върху ръцете на потребителя.

Отначало руж може да изглежда, че това е вълшебният куршум за VR хаптична обратна връзка. За съжаление има някои ограничения. Резолюцията е ограничена от честотната характеристика на високоговорителите, както и от броя им: да можеш да покриеш голяма пространствена зона не е непременно практично.

По-важно е, че има значително „изтичане“ - акустичната енергия образува невнимателни възли и полу-възли в пространството около, където се създават умишлени модели (нещо, което можете да видите в олиото). Налягането, произтичащо от тази система, е много слабо: опитите им да се мащабират до обеми, които могат да упражнят множество килограмите натиск върху тялото ви ще включват огромно количество енергия и могат да бъдат физически опасни за потребители.

Стимулация на нерва

И накрая, ще отделим време да се докоснем до по-спекулативна технология. Един от начините (някои хора биха споделили за крайния начин) да се ангажира с усещането за допир е чрез директно стимулиране на нервите в ръцете, гръбнака или мозъка на потребителя. По този начин е възможно да заблудите докосването, проприоцепването, цели девет ярда - включително усещания като температура, които може да е непрактично да се постигне с костюм или роботизирана арматура. Потенциално учените биха могли да направят всичко това, без да изискват тромавите костюми за роботи или поетапни акустични решетки.

На този фронт вече е извършена някаква работа в областта на протезните крайници, директно почукване в прекъснати нерви, за да изпращат сигнали обратно от сензори в протезата, за да създадат синтетично усещане за докосне.

Мозъчната стимулация може да осигури подобна обратна връзка. Основният проблем при тези видове технологии е, че те изискват доста инвазивна хирургия, за да могат да инсталират нервните интерфейси - хирургия, която е неприемливо рискована при здрави хора. Те също са доста груби и едрозърнести по отношение на точността на обратната връзка.

За да бъдат те практически като парадигма на хаптичния интерфейс, наистина трябва да можете да постигнете разделителна способност на електродния интерфейс много по-фина и да намалите инвазивността на процедурата. Тук има няколко подхода, вариращи от nanotechnolog Как нанотехнологията променя бъдещето на медицинатаПотенциалът за нанотехнологиите е безпрецедентен. Истинските универсални асемблери ще доведат до дълбока промяна в човешкото състояние. Разбира се, има още дълъг път. Прочетете още y до optogenetics Мозъчен контрол със светлина: Възможно е с оптогенетикаСамо през последните няколко години се появява нова техника, наречена „оптогенетика“, която може да помогне на учените да разгадаят тайните на мозъка (и да лекуват неговите нарушения) по изцяло нов начин. Прочетете още , но изглежда безопасно да се каже, че големи пробиви са малко вероятни през следващите няколко години.

Бъдещето на допира

Все още са ранни дни за виртуална реалност и все още няма широко потребителско търсене на хаптични интерфейси - но ще има. Огромният златен прилив на иновации във виртуалната реалност едва сега започва и е вероятно да видим всички тези техники масово подобрени през следващите години.

Въпреки това, нито една от съвременните технологии не изглежда перфектна. Всички те имат поне един сериозен недостатък, по отношение на качеството на усещането, което могат да предоставят, или бариерите пред тяхната употреба. Напълно възможно е евентуалното „перфектно“ решение за VR вход все още не е измислено. Ако това е така, нямам търпение да видя какви разработчици измислят по-нататък.

Развълнувате ли се за хаптични VR интерфейси? Има ли вълнуващ продукт или технология, които не покрихме тук? Уведомете ни в коментарите!

Кредити за изображения: Ръчен улов Via Shutterstock