Mâinile asupra modului în care tehnologiile haptice vor atinge VR

Aproape toate cele impresionante Tehnologia virtuală reală va sufla din mintea ta în 5 ani De ce tehnologia realității virtuale îți va arunca mintea în 5 ani Viitorul realității virtuale include urmărirea capului, a ochilor și a expresiei, atingerea simulată și multe altele. Aceste tehnologii uimitoare vă vor fi disponibile în 5 ani sau mai puțin. Citește mai mult Lucrarea VR făcută până acum sa concentrat pe două simțuri: vederea și auzul. Acesta este un început minunat și unul care va permite o mulțime de experiențe puternice VR este pe cale să schimbe filmarea pentru totdeauna: Iată cum VR este pe cale să schimbe filmarea pentru totdeauna: Iată cum Realitatea virtuală este un nou mod de a comunica cu privitorul dvs., și mulți oameni cu un fundal în filmele tradiționale găsesc posibilitățile interesante. Citiți mai multe, dar este incompletă. Pentru a imersa pe deplin utilizatorii în mediile de interacțiune virtuală interactivă, va fi necesar să construiți periferice care să vă antreneze pe deplin simțul tactil.

Din nefericire, atingerea este un sens mult mai greu de păcălit decât este viziunea. Cu viziunea, tot ce trebuie să faceți este să întrerupeți semnalele care călătoresc către ochi. Pielea, în schimb, acoperă aproximativ doi metri pătrați din corpul tău și articulează interacțiuni complicate în ambele sensuri cu lumea.

Acesta este organul pe care tehnologia haptică încearcă să îl păcălească și este dificil. Există o serie de periferice Pasul următor în imersie Realitatea virtuală - Razer Hydra & The Omni Pasul următor în imersie Realitatea virtuală - Razer Hydra & The Omni Acum că Oculus Rift este în mâinile dezvoltatorilor și entuziaștilor (citiți revizuirea mea extensivă a lui Oculus Rift), lucrul la versiunea de consum este în plină desfășurare. Se creează noi jocuri, existente ... Citește mai mult care există pentru a ajuta la construirea imersiei, dar nici unul disponibil nu oferă acum experiențe haptice cu adevărat convingătoare.

Problema este agravată, deoarece stimularea pielii nu are o lungă istorie de cercetare pe care o fac expunerile optice. Prima folosire a unui ecran de scanare pentru a reda imaginea a fost în 1907 și cercetătorii și inginerii au fost nevoiți să aibă aproape un secol pentru a obține afișe mici și suficient de precise pentru a oferi o experiență reală reală virtuală. Călătoria echivalentă, pentru atingere, începe doar acum.

În acest articol, vom explora unele tehnologii în dezvoltare astăzi, care pot oferi un sentiment de atingere a utilizatorilor VR. Am clasificat tehnologiile prin calitatea experienței pe care o pot oferi și cu cât este nevoie de muncă înainte de a fi comercializate.

Bubuit

O modalitate simplă de a furniza feedback forțat rudimentar este prin utilizarea unor motoare vibratoare simple, de genul celor găsite în pachetele de rumble ale controlorilor moderni de jocuri video. Acestea iau o nouă dimensiune în VR, deoarece pot să asocieze frecvențe și intensități vibrative specifice cu limitele obiectelor virtuale.

Utilizatorii ar putea simți un blip mic atunci când ating un obiect sau un element UI și un impuls mai puternic atunci când îl activează (similar cu forța feedback-ului pe ecranele smartphone-urilor moderne).

Acest tip de feedback ar putea fi, de asemenea, utilizat pentru a transmite textura suprafețelor. Cu o unitate de feedback de forță pe fiecare deget, ca și în cazul mănușii1, această tehnologie ar putea fi utilă pentru navigarea interfețelor virtuale cu ochii închiși. Acestea fiind spuse, această tehnologie oferă o abordare foarte spartană, funcțională de atingere și nu va fi niciodată un constructor de imersiune.

Îngrijirea pielii

Tehnologia de tăiere a pielii se bazează pe un fapt surprinzător cu privire la simțul nostru de atingere, și anume că judecăm în primul rând presiunea ușoară, ne-dureroasă, în funcție de gradul în care pielea se alunecă în jurul nostru (ceva ce puteți testa cu ușurință prin atingerea delicată a unui spot pe piele și glisați degetul.

Pe măsură ce pielea se întinde, senzația de creștere crește. Acest lucru este util, deoarece forfecarea pielii este ceva ușor de reprodus mecanic și poate oferi iluzia unei presiuni susținute, ceea ce nu este posibil cu un motor vibrat simplu.

În momentul de față, cea mai avansată implementare a acestei tehnologii este controlerul tactic tactic, care se leagă de sistemul de control al mișcării STEM și oferă reacții de presiune dificilă ca răspuns la interacțiunile virtuale, cum ar fi reculul pistolului, mutarea unei baghete printr-un material și răsucirea unei greutăți virtuale în jurul unui lanț virtual.

Rezultatele sunt surprinzător de convingătoare pentru simplitatea mecanismului. Este ușor să vă imaginați construirea unei mănuși care oferă astfel de feedback cu mai multă precizie, permițând obiectelor virtuale să aibă densitate, dacă nu soliditate: obiectele se pot simți greu, pur și simplu nu vor putea opri mișcarea mâinii utilizatorului.

Aceasta este o ameliorare majoră, deși are multe dintre aceleași limitări ca și tehnologia simplă de rumble - tehnologia pielei poate păcăli simțul atingerii, dar nu poate păcăli propriocepția (sensul intuitiv al unde sunt membrele și modul în care se mișcă ). Chiar dacă pielea utilizatorului le spune că au lovit ceva solid, muschii lor știu că mâna lor se mișcă rapid prin ea.

Armăturile robotice

Aceasta este partea în care totul începe să devină puțin ciudat. Să presupunem că tehnologia trebuie să fie capabilă să împiedice utilizatorii să-și împingă mâinile prin obiecte, pentru a crea o iluzie mai solidă a solidității. Aceasta înseamnă că trebuie să exersați forța asupra membrelor dintr-un cadru extern de referință.

Cea mai simplă modalitate de a realiza aceasta este folosirea roboticii, care se atașează fie corpului sau pământului, împiedicând mișcarea acestuia în afara limitelor geometriei virtuale.

Pentru doar o mână (permițând utilizatorului să apuce și să simtă soliditatea obiectelor virtuale, arata cam așa ceva.

Foarte înfricoșător, nu? Ei bine, sunt multe lucruri pe care mănușa încă nu le poate face. Ce se întâmplă dacă obiectul pe care îl atingeți este greu? Dacă este ceva solid, ca un perete, care trebuie să reziste mișcărilor de pe umeri și coate, precum și de încheietura mâinii și degetelor? Ei bine, atunci ai nevoie de ceva de genul:

Site-ul web cyberglove nu precizează un preț pentru dispozitiv în videoclipul de mai sus, dar alte sisteme cum ar fi acesta rulează în sute de mii de dolari. O parte a motivului pentru aceasta este faptul că doar câteva organizații industriale și militare cumpără efectiv aceste dispozitive (și într-un număr foarte mic), care determină creșterea prețului.

Cealaltă parte este faptul că acestea sunt echipamente impresionante la nivel tehnic. Luați în considerare ceea ce este necesar pentru a oferi o experiență convingătoare de feedback haptic despre atingerea unui obiect solid. Dacă utilizatorul își sprijină mâna împotriva unui perete virtual și împinge, sistemul trebuie să detecteze mișcarea, să se consulte cu simularea pentru a determina că ating un obiect solid, apoi fizic (și fluid) să miște armura pentru a rezista mișcării și pentru a returna mâinii utilizatorului în poziția inițială.

Toate acestea trebuie realizate înainte ca creierul să poată înregistra că mișcarea a început. Aceasta este o provocare tehnică enormă și chiar și cel mai bun hardware de astăzi nu o realizează perfect.

Cealaltă limitare aici, în afară de provocările de a obține costurile de producție până la un nivel acceptabil, are de a face cu tehnologia convenabilă. În mod literal, legarea într-o armată mecanică elaborată și puternică are asociate cu ea bariere psihologice substanțiale. Este îndoielnic dacă utilizatorii vor fi dispuși să rezolve acest tip de inconveniență în mod regulat, chiar dacă tehnologia este suficient de sofisticată pentru a oferi o experiență bună.

Cea mai apropiată tehnologie a ajuns să se desfășoare la nivel de consumator este sub formă de dispozitive cum ar fi Touch Ceva care nu este acolo - Tehnologie Haptic [Explică-i pe MakeUseOf] Ajunge la ceva ce nu există acolo - Tehnologia Haptic [Explică makeUseOf] Haptics este tehnologia atingerii. În contextul unui mediu virtual, ar însemna să fii capabil să atingi și să simți ceva care literalmente nu este acolo, dar cu siguranță nu este singura lui utilizare. Din ... Citește mai mult Falconul Novint. Falcon nu este un dispozitiv de realitate virtuală ca atare, având în vedere că spațiul său de lucru este o sferă de numai câțiva centimetri, ceea ce înseamnă că oferă un feedback de forță cu înaltă precizie, în trei axe și este singurul dispozitiv la un punct de preț pentru consumatori care face acest lucru.

Novint a lucrat la un exoskeleton pe bază de brațe numit Xio pentru o perioadă de timp, deși proiectul pare să fie în prezent în plină desfășurare, ca urmare a problemelor financiare ale companiei.

Potențial, aceste tipuri de armături ar putea fi simplificate și mai ieftine prin utilizarea polimerilor electroactivi - "mușchii" artificiali din materiale plastice care se contractă ca răspuns la curentul electric și sunt, în general, mai ieftini și mai compacți decât motoarele liniare echivalente.

Feedback acustic

O abordare complet independentă a problemei constă în folosirea unor rețele de ultrasunete fază pentru a crea modele de interferențe dense în aer, care sunt înregistrate de piele ca fiind solide și pot oferi rezistență reală. Tehnologia poate fi utilizată pentru a proiecta obiecte 3D virtuale în aer pe care utilizatorii le pot atinge, cu nodurile de unde de presiune care intersectează, producând o forță reală asupra mâinilor utilizatorului.

La prima blush, acest lucru poate părea a fi un glonț magic pentru feedback-ul haptic VR. Din păcate, există unele limitări. Rezoluția este limitată de răspunsul de frecvență al vorbitorilor, precum și de numărul acestora: capacitatea de a acoperi o zonă spațială mare nu este neapărat practică.

Mai semnificativ, sunt substanțiale “scurgere” - energia acustică formează noduri și semi-noduri inadvertente în spațiul în jurul căruia se creează modele intenționate (ceva ce se poate vedea în ulei). Presiunile produse de acest sistem sunt foarte slabe: încercarea de a le scala până la volumele care ar putea exercita mai multe kilograme de presiune asupra corpului dvs. ar implica o cantitate enormă de energie și ar putea fi periculoasă fizic pentru utilizatori.

Stimularea nervului

În sfârșit, vom lua o clipă pentru a atinge o tehnologie mai speculativă. O modalitate (unii oameni ar argumenta calea ultimă) de a se angaja cu simțul atingerii este prin stimularea directă a nervilor în brațele utilizatorului, coloanei vertebrale sau creierului. Făcând acest lucru, este posibil să falsi atingere, propriocepție, întreaga nouă metri - inclusiv senzații precum temperaturile care ar putea fi impracticabile pentru a fi realizate cu un costum sau o armătură robotică. Potențial, oamenii de știință ar putea face toate acestea fără a fi nevoie de costumele robotului greoaie sau de rețelele acustice în fază.

S-au făcut deja unele lucruri pe acest front în domeniul membrelor protetice, prin atingerea directă a nervilor rupți pentru a trimite semnale înapoi de la senzorii din proteză, pentru a crea un simț sintetic de atingere.

Stimularea creierului poate oferi feedback similar. Problema de bază cu aceste tehnologii este că acestea necesită o intervenție chirurgicală destul de invazivă pentru a putea instala interfețele nervoase - chirurgie inacceptabil de riscantă la oamenii sănătoși. Ele sunt, de asemenea, destul de crude și grosiere, în ceea ce privește precizia feedback-ului.

Pentru ca acestea să fie practice ca o paradigmă de interfață haptică, trebuie într-adevăr să obțineți o rezoluție mai bună a interfeței electrodului și să reduceți invazivitatea procedurii. Există câteva abordări aici, de la nanotehnolog. Cum Nanotehnologia schimbă viitorul medicinei Cum Nanotehnologia schimbă viitorul medicinei Potențialul nanotehnologiei este fără precedent. Adevărații asamblori universali vor aduce o schimbare profundă în starea umană. Desigur, există încă un drum lung de parcurs. Citeste mai mult la optogenetics Controlul creierului cu lumina: Este posibil cu optogenetica Controlul creierului cu lumina: este posibil cu optogenetica In ultimii ani, se naste o noua tehnica numita "optogenetica", care poate ajuta oamenii de stiinta sa descopere secretele creierului și trata tulburările sale) într-un mod cu totul nou. Citește mai mult, dar pare sigur că descoperirile importante sunt puțin probabile în următorii câțiva ani.

Viitorul Touch

Încă sunt zile mai devreme pentru realitatea virtuală și nu există încă o cerere largă de consum pentru interfețe haptice - dar va exista. Egiptul imens de inovare a realității virtuale abia acum începe și este posibil să vedem că toate aceste tehnici vor fi îmbunătățite masiv în anii următori.

Acestea fiind spuse, niciuna dintre tehnologiile actuale nu pare perfectă. Toți au cel puțin un dezavantaj grav, fie în ceea ce privește calitatea senzației pe care o pot oferi, fie barierele în calea utilizării lor. Este foarte posibil ca eventualul “perfect” soluția la intrarea VR nu a fost inventată încă. Dacă este așa, sunt dornic să văd ce dezvoltatorii vin cu următorul.

Ești încântat de interfețele VR haptice? Există un produs sau o tehnologie interesantă pe care nu am acoperit-o aici? Spuneți-ne în comentariile!

Credite de imagine: captură de mână Via Shutterstock

Explorați mai multe despre: Tehnologie, Realitate virtuală.