Hands On: Kako bodo haptične tehnologije prinesle dotik VR

Oglas

Skoraj vsi impresivno Zakaj bo tehnologija virtualne resničnosti razburila vaš um čez 5 letPrihodnost virtualne resničnosti vključuje sledenje glave, oči in izrazov, simulirano dotikanje in še veliko več. Te neverjetne tehnologije vam bodo na voljo čez 5 let ali manj. Preberi več Dosedanje delo VR se je osredotočilo na samo dva čuta: vid in sluh. To je odličen začetek in tak, ki bo omogočil veliko močne izkušnje VR se bo za vedno spremenil kinematografsko: Evo kakoNavidezna resničnost je nov način komunikacije s svojim gledalcem, zato mnogi ljudje, ki živijo v tradicionalnem filmskem ustvarjanju, menijo, da so možnosti vznemirljive. Preberi več , vendar je nepopolna. Za popolno potopitev uporabnikov v interaktivna okolja virtualne resničnosti bo potrebno izdelati zunanje naprave, ki bodo v celoti vključile vaš občutek za dotik.

Na žalost je dotik veliko težje smiselno norčevati kot vid. Z vidom mora vse strojna oprema storiti prekinjene signale, ki potujejo v oči. Koža v nasprotju s tem pokriva približno dva kvadratna metra vašega telesa in artikulira zapletene dvosmerne interakcije s svetom.

To je organ, ki ga skuša haptična tehnologija, in to je težko. Obstajajo številne periferne enote Naslednji korak v potopitvi navidezne resničnosti - Razer Hydra & The OmniZdaj, ko je Oculus Rift v rokah razvijalcev in navdušencev (preberite moj obsežen pregled Oculus Rift), delo na potrošniški različici že dobro poteka. Razvijajo se nove igre, obstoječe ... Preberi več ki obstajajo za pomoč pri gradnji potopitve, vendar nobena trenutno na voljo ne zagotavlja resnično prepričljivih haptičnih izkušenj.

Težava se še poslabša, ker stimulacija kože nima dolgo zgodovine raziskav, ki jih izvajajo optični zasloni. Prva uporaba skenirnega zaslona za ponovno ustvarjanje slike je bila leta 1907 in potrebovali so jo raziskovalci in inženirji skoraj polno stoletje, da se prikažejo dovolj majhni in natančni zasloni, ki omogočajo dobro izkušnjo virtualne resničnosti Enakovredno potovanje, na otip, se šele začenja.

V tem članku bomo danes raziskali nekatere tehnologije v razvoju, ki uporabnikom VR lahko dajo občutek dotika. Tehnologije sem razvrstil po kakovosti izkušenj, ki jih lahko nudijo, in po tem, koliko dela je potrebno, da jih lahko komercializirajo.

Klepetanje

Eden preprostih načinov za zagotavljanje povratnih informacij o sili je uporaba preprostih vibracijskih motorjev, kakršnih najdemo v tutnjavih paketih sodobnih krmilnikov za videoigre. Te v VR dobijo novo razsežnost, saj lahko določene vibracijske frekvence in intenzitete povežejo z mejami virtualnih objektov.

Uporabniki lahko občutijo majhen utrip, ko se dotaknejo predmeta ali elementa uporabniškega vmesnika, in močnejši utrip, ko ga aktivirajo (podobno kot povratne informacije na sodobnih zaslonih pametnih telefonov).

Ta vrsta povratnih informacij bi se lahko uporabila tudi za prenos teksture površin. Z enoto za povratne informacije o sili na vsakem prstu, kot v primeru Glove1, bi bila ta tehnologija lahko uporabna za krmarjenje po virtualnih vmesnikih z zaprtimi očmi. Kljub temu ta tehnologija zagotavlja zelo špartanski, funkcionalen pristop na dotik in nikoli ne bo veliko potopljevalca.

Škarje za odstranjevanje kože

Tehnologija striženja kože temelji na presenetljivem dejstvu o našem občutku dotika, to je, da v prvi vrsti presojamo lahkoten, neboleč pritisk glede na to, kako naša koža drsi okoli (nekaj, kar lahko preprosto preizkusite, tako da nežno dotaknete mesto na koži in drsnete prst.

Ko se koža razteza, se občutek pritiska povečuje. To je priročno, saj je striženje kože nekaj, kar je enostavno mehansko razmnoževati in zmore zagotoviti iluzijo trajnega pritiska, kar ni mogoče s preprostim vibriranjem motor.

Trenutno je najbolj napredna implementacija te tehnologije krmilnik Tactical Haptics, ki je pritrjen na sistem za nadzor gibanja STEM in zagotavlja grobe povratne informacije o pritisku kot odgovor na virtualne interakcije, kot so odmikanje pištole, premikanje palice skozi material in nihanje navidezne teže na virtualnem veriga.

Rezultati so presenetljivo prepričljivi zaradi preprostosti mehanizma. Lahko si predstavljamo, kako zgraditi rokavice, ki zagotavljajo tovrstne povratne informacije z natančnostjo in omogočajo navidezno da imajo predmeti gostoto, če ne trdnost: predmeti se lahko počutijo težko, preprosto ne bodo mogli ustaviti gibanja uporabnikova roka.

To je veliko izboljšanje, čeprav ima veliko enakih omejitev kot preprosta tutnjava - kožna tehnologija pretentati občutek za dotik, vendar ne more zavajati propriocepcije (intuitiven občutek, kje so tvoje okončine in kako so premikanje). Četudi jim koža uporabnika reče, da je zadel nekaj trdnega, njihove mišice vedo, da se njihova roka tekoče premika skozi to.

Robotske armature

To je del, kjer se vse začne nekoliko čudno. Recimo, da mora tehnologija uporabnikom preprečiti, da bi si potiskali roke skozi predmete, da bi ustvarili bolj prepričljiv privid trdnosti. To pomeni, da morate pritisniti na okončino iz nekega zunanjega referenčnega okvira.

Najpreprostejši način za to je uporaba robotike, ki se pritrdi na telo ali na tla in preprečuje njegovo gibanje zunaj meja virtualne geometrije.

Za samo roko (ki uporabniku omogoča, da zgrabi in začuti trdnost virtualnih predmetov, je videti nekako tako.

Nekako strašljivo, kajne? No, rokavic, ki jih rokavice še vedno ne morejo, počnejo. Kaj pa, če je predmet, ki se ga dotaknete, težek? Kaj pa, če je nekaj trdnega, kot je stena, ki se mora upirati gibanjem z ramen in komolcev, pa tudi zapestja in prstov? No, potem rabiš nekaj takega:

Spletno mesto cyberglove v zgornjem videoposnetku ne navaja cene za napravo, vendar drugi sistemi, kot je ta, naletijo na sto tisoč dolarjev. Del razlogov za to je, da le nekaj industrijskih in vojaških organizacij dejansko kupuje te naprave (in v zelo majhnem številu), kar zviša ceno.

Drugi del pa je, da gre za resnično impresivne kose opreme na tehnični ravni. Razmislite o tem, kaj je potrebno za prepričljivo haptično povratno izkušnjo z dotikom trdnega predmeta. Če uporabnik nasloni roko na virtualno steno in pritisne, mora sistem zaznati gibanje, se posvetovati s simulacijo, da ugotovi, da se dotikajo trdnega predmeta, nato fizično (in tekoče) premaknite armaturo, da se upre gibanju in vrne roko uporabnika v prvotni položaj.

Vse to je treba izvesti, preden možgani lahko registrirajo, da se je gibanje začelo. To je ogromen tehnični izziv in tudi najboljša strojna oprema danes tega ne dosega popolnoma.

Druga omejitev, razen izzivov zniževanja proizvodnih stroškov na sprejemljivo raven, je povezana s tem, da je tehnologija primerna. Dobesedno pripenjanje v zapleteno in močno mehansko armaturo ima s tem povezane velike psihološke ovire. Dvomljivo je, ali se bodo uporabniki pripravljeni redno ubadati s tovrstnimi nevšečnostmi, četudi je tehnologija dovolj sofisticirana, da omogoča dobro izkušnjo.

Najbližje tej tehnologiji je uvedba na ravni potrošnikov v obliki naprave, kot so Dotaknite se nečesa, česar tam ni - Haptična tehnologija [MakeUseOf Explains]Haptics je tehnologija dotika. V virtualnem okolju bi to pomenilo, da se lahko dotaknete in začutite nekaj, česar dobesedno ni, vendar to zagotovo ni edina njegova uporaba. Od ... Preberi več sokol Novint. Falcon ni naprava za navidezno resničnost, saj je njegov delovni prostor krogla le nekaj centimetrov Dejal je, da zagotavlja visoko natančnost, povratne povratne sile na tri osi in je edina naprava v točki potrošniških cen torej.

Novint že nekaj časa dela na orožnem eksoskeletu, imenovanem Xio, čeprav se zdi, da je projekt zaradi finančnih težav podjetja zaenkrat v okončini.

Potencialno bi lahko tovrstne armature poenostavili in pocenili z uporabo elektroaktivnih polimerov - umetnih "mišic" izdelani iz plastike, ki se stisne kot odziv na električni tok, in so na splošno cenejši in kompaktnejši od enakovrednih linearnih motorjev.

Akustična povratna informacija

Popolnoma neodvisen pristop k težavi je uporaba faznih ultrazvočnih mrež za ustvarjanje gostih interferenčni vzorci v zraku, ki jih koža registrira kot trdne in lahko zagotavljajo dejansko stanje odpornost. Tehnologija se lahko uporablja za projiciranje navideznih 3D predmetov v zrak, ki se jih uporabniki lahko dotikajo, pri čemer vozlišča sekajočih se tlačnih valov ustvarjajo resnično silo na rokah uporabnika.

Na prvi pogled se lahko zdi, da je to čarobna krogla VR za haptične povratne informacije. Žal obstajajo nekatere omejitve. Ločljivost je omejena s frekvenčnim odzivom zvočnikov in njihovim številom: možnost pokrivanja velikega prostorskega območja ni nujno praktično.

Še pomembneje je, da obstaja veliko "puščanje" - akustična energija tvori nenamerna vozlišča in pol-vozlišč v prostoru, kjer se ustvarjajo namerni vzorci (nekaj, kar lahko vidite v olje). Pritiski, ki jih povzroča ta sistem, so zelo šibki: poskuša jih zmanjšati na obseg, ki bi lahko povzročil več kilogrami pritiska na vaše telo bi pomenili ogromno energije in bi lahko bili fizično nevarni uporabnikov.

Stimulacija živcev

Nazadnje, vzeli si bomo trenutek, da se dotaknemo bolj špekulativne tehnologije. Eden od načinov (nekateri bi trdili, da je končni način) vključiti se v občutek dotika je tako, da neposredno spodbudi živce v uporabnikovih rokah, hrbtenici ali možganih. S tem je mogoče preslepiti dotik, propriocepcijo, celih devet metrov - vključno z občutki, kot je temperatura, ki bi jih bilo mogoče doseči z obleko ali robotsko armaturo. Potencialno bi lahko znanstveniki vse to storili, ne da bi potrebovali okorne robotske obleke ali fazne akustične mreže.

Na tej fronti je bilo že opravljeno nekaj dela na področju protetičnih okončin, kar se neposredno dotakne v razrezane živce, da bi v protezo pošiljali signale s senzorjev, da bi ustvarili sintetični občutek dotik.

Stimulacija možganov lahko daje podobne povratne informacije. Osnovna težava pri tovrstnih tehnologijah je, da potrebujejo dokaj invazivne operacije, da lahko postavijo živčne vmesnike - operacijo, ki je pri zdravih ljudeh nesprejemljivo tvegana. Tudi glede natančnosti povratnih informacij so dokaj surove in grobozrnate.

Da bi bili ti praktični kot paradigma haptičnega vmesnika, morate resnično imeti možnost, da se ločljivost elektrode vmesnik doseže veliko bolj natančno in zmanjša invazivnost postopka. Tu je nekaj pristopov, od nanotehnologija Kako nanotehnologija spreminja prihodnost medicinePotencial za nanotehnologijo je brez primere. Pravi univerzalni monterji se bodo globoko spremenili v človekovem stanju. Seveda je še dolga pot. Preberi več y do optogenetika Nadzor možganov s svetlobo: z optogenetiko je mogočeV zadnjih nekaj letih se pojavlja nova tehnika, imenovana "optogenetika", ki lahko znanstvenikom pomaga razkriti možganske skrivnosti (in zdraviti njihove motnje) na povsem nov način. Preberi več , vendar se zdi varno reči, da v prihodnjih nekaj letih ni večjih prebojev.

Prihodnost dotika

Še vedno so zgodnji dnevi za virtualno resničnost in še vedno ni širokega povpraševanja potrošnikov po haptičnih vmesnikih - ampak bo. Ogromen zlati nalet inovativnosti navidezne resničnosti se šele začenja in verjetno bomo v teh letih vse te tehnike močno izboljšali.

Kljub temu se nobena od sedanjih tehnologij ne zdi popolna. Vsi imajo vsaj eno resno pomanjkljivost, bodisi v smislu kakovosti občutka, ki jo lahko nudijo, bodisi ovire pri njihovi uporabi. Povsem mogoče je, da končna "popolna" rešitev vnosa VR še ni bila izumljena. V tem primeru želim pričakovati, kaj bodo razvili razvijalci.

Ste navdušeni nad haptičnimi VR vmesniki? Ali obstaja zanimiv izdelek ali tehnologija, ki je tukaj nismo zajeli? Sporočite nam v komentarjih!

Slikovni krediti: Ročni ulov Via Shutterstock