Hands On: Ako sa haptické technológie dostanú do kontaktu s VR

Reklama

Takmer všetky pôsobivý Prečo technológia virtuálnej reality vyhodí vašu myseľ za 5 rokovBudúcnosť virtuálnej reality zahŕňa sledovanie hlavy, očí a výrazov, simulovaný dotyk a oveľa viac. Tieto úžasné technológie vám budú k dispozícii do 5 rokov alebo menej. Čítaj viac Doteraz vykonávaná práca na VR sa zameriavala iba na dva zmysly: váš zrak a sluch. Je to skvelý začiatok a ten, ktorý umožní veľa silné skúsenosti VR sa chystá navždy zmeniť filmovanie: Tu je návodVirtuálna realita je nový spôsob komunikácie s vašim divákom a veľa ľudí so zázemím v tradičnej filmovej tvorbe považujú tieto možnosti za vzrušujúce. Čítaj viac , ale je neúplný. Aby sa používatelia mohli úplne ponoriť do prostredí interaktívnej virtuálnej reality, bude potrebné vybudovať periférie, ktoré naplnia váš zmysel pre dotyk.

Bohužiaľ, dotyk je omnoho ťažší pre hlupák ako videnie. S víziou musí všetok hardvér prerušiť signály prichádzajúce do očí. Naopak, pokožka pokrýva asi dva metre štvorcové vášho tela a artikuluje komplikované obojsmerné interakcie so svetom.

Je to orgán, ktorý sa haptická technológia snaží oklamať, a je to ťažké. Existujú množstvo periférnych zariadení Ďalší krok v ponorení virtuálnej reality - Razer Hydra a OmniTeraz, keď je Oculus Rift v rukách vývojárov a nadšencov (prečítajte si moje rozsiahle prehľady o Oculus Rift), práca na spotrebiteľskej verzii už prebieha. Vyvíjajú sa nové hry, existujúce ... Čítaj viac ktoré existujú, aby pomohli vybudovať ponorenie, ale zatiaľ žiadne nie sú k dispozícii, poskytujú skutočne presvedčivé hmatové zážitky.

Problém sa zhoršuje, pretože stimulácia pokožky nemá dlhú históriu výskumu, ktorý optické displeje robia. Prvé použitie skenovacieho displeja na opätovné vytvorenie obrázka bolo v roku 1907 a vyžadovalo to vedcov a inžinierov takmer celé storočie, aby boli displeje dostatočne malé a presné, aby poskytovali dobrý zážitok z virtuálnej reality. Ekvivalentná cesta na dotyk sa len začína.

V tomto článku sa chystáme preskúmať niektoré technológie, ktoré sa dnes vyvíjajú a ktoré môžu používateľom VR poskytnúť pocit kontaktu. Tieto technológie som ohodnotil podľa kvality skúseností, ktoré môžu potenciálne poskytnúť, a toho, koľko práce je potrebných na to, aby sa dali komercializovať.

dunenie

Jedným jednoduchým spôsobom, ako zabezpečiť spätnú väzbu základnej sily, je použitie jednoduchých vibračných motorov, aké sa nachádzajú v balíčkoch rachotov moderných ovládačov videohier. Tieto nadobúdajú v VR novú dimenziu, pretože dokážu spojiť konkrétne vibračné frekvencie a intenzity s hranicami virtuálnych objektov.

Keď sa dotkli objektu alebo prvku používateľského rozhrania, používatelia mohli cítiť malé prekliatie a pri jeho aktivácii silnejší impulz (podobne ako spätná väzba na moderných obrazovkách smartfónov).

Tento druh spätnej väzby by sa mohol tiež použiť na sprostredkovanie textúry povrchov. Vďaka jednotke spätnej väzby sily na každom prste, ako je to v prípade rukavice1, by táto technológia mohla byť užitočná na navigáciu virtuálnych rozhraní so zavretými očami. Táto technológia však poskytuje veľmi spartánsky funkčný prístup k dotyku a nikdy nebude tvorcom ponorenia.

Haptics Skin Shear Haptics

Technológia strihu pokožky je založená na prekvapujúcom fakte o našom pocite na dotyk, ktorý spočíva v tom, že primárne posudzujeme ľahký, nebolestivý tlak. podľa toho, do akej miery sa naša pokožka posúva (niečo, čo môžete ľahko vyskúšať jemným dotykom miesta na vašej koži a jeho posunutím prst.

Keď sa pokožka napína, zvyšuje sa pocit tlaku. Je to užitočné, pretože strihanie kože je niečo, čo sa ľahko mechanicky reprodukuje a dokáže poskytujú ilúziu trvalého tlaku, čo nie je možné pomocou jednoduchých vibrácií Motor.

V súčasnosti je najpokročilejšou implementáciou tejto technológie kontrolér taktických haptík, ktorý sa pripája k systému riadenia pohybu STEM a poskytuje hrubá spätná väzba tlaku v reakcii na virtuálne interakcie, ako je spätný ráz zbrane, pohyb prútikom materiálom a výkyv virtuálnej hmotnosti okolo virtuálneho disku reťazec.

Výsledky sú prekvapivo presvedčivé pre jednoduchosť mechanizmu. Je ľahké si predstaviť, že by ste si vytvorili rukavicu, ktorá poskytuje tento druh spätnej väzby s väčšou presnosťou a umožňuje virtuálne objekty majú hustotu, ak nie pevnosť: objekty sa môžu cítiť ťažko, jednoducho nedokážu zastaviť pohyb užívateľská ruka.

Jedná sa o veľké zlepšenie, aj keď má mnoho rovnakých obmedzení ako obyčajná technológia rachotenia oklamať zmysel pre dotyk, ale nemôže oklamať propriocepciu (intuitívny pocit, kde sú vaše končatiny a ako sú) pohybu). Aj keď im koža používateľa povie, že zasiahlo niečo solídne, ich svaly vedia, že ich ruka sa ním plynulo pohybuje.

Robotické armatúry

To je časť, v ktorej sa všetko začína čudovať. Povedzme, že táto technológia musí byť schopná zabrániť používateľom v tlačení rúk cez objekty, aby vyvolala presvedčivejšiu ilúziu solídnosti. To znamená, že musíte vyvinúť silu na končatinu z nejakého vonkajšieho referenčného rámca.

Najjednoduchší spôsob, ako to dosiahnuť, je použitie robotiky, ktorá sa pripája buď k vášmu telu alebo k zemi, čím bráni jeho pohybu mimo hraníc virtuálnej geometrie.

Iba na ruku (čo umožňuje používateľovi uchopiť a pocítiť solídnosť virtuálnych objektov, vyzerá niečo také).

Je to strašidelné, však? Rukavice ešte stále nemôžu robiť veľa vecí. Čo ak je predmet, ktorého sa dotknete, ťažký? Čo ak je to niečo solídne, ako stena, ktoré musí odolať pohybom od ramien a lakťov, ako aj od zápästia a prstov? Potom potrebujete niečo také:

Webové stránky pre kybernetiku vo vyššie uvedenom videu neuvádzajú cenu za zariadenie, ale iné systémy, ako je tento, sa vyskytujú v stovkách tisícov dolárov. Jedným z dôvodov je to, že len málo priemyselných a vojenských organizácií skutočne kupuje tieto zariadenia (a vo veľmi malom počte), čo zvyšuje cenu.

Druhou časťou je, že ide o skutočne pôsobivé kusy vybavenia na technickej úrovni. Zvážte, čo je potrebné na poskytnutie presvedčivého hmatového výsledku pri dotyku pevného objektu. Ak používateľ položí ruku na virtuálnu stenu a zatlačí, systém musí detekovať pohyb, konzultovať so simuláciou a zistiť, či dotýkajú pevného objektu, potom fyzicky (a plynulo) posúvajú armatúru, aby odolali pohybu a vrátili ruku používateľa do pôvodnej polohy.

To všetko musí byť dosiahnuté predtým, ako mozog zaregistruje, že pohyb sa začal. Je to obrovská technická výzva a ani ten najlepší hardvér, ktorý sa dnes vyskytuje, ho nedosahuje dokonale.

Ďalšie obmedzenia tu, okrem problémov so znížením výrobných nákladov na prijateľnú úroveň, sa týkajú výhodnosti technológie. Doslovné pripútanie sa k prepracovanej a silnej mechanickej armatúre má s tým značné psychologické bariéry. Je otázne, či budú používatelia ochotní pravidelne sa vyrovnať s takým druhom nepríjemností, aj keď je technológia dostatočne prepracovaná, aby poskytla dobrý zážitok.

Najbližšie použitie tejto technológie na úrovni spotrebiteľa je vo forme zariadenia ako Dotknite sa niečoho, čo tam nie je - haptická technológia [MakeUseOf vysvetľuje]Haptika je technológia dotyku. V kontexte virtuálneho prostredia by to znamenalo možnosť dotknúť sa a cítiť niečo, čo tam doslova neexistuje, ale určite to nie je jeho jediné použitie. Od ... Čítaj viac Novint Falcon. Falcon nie je zariadenie virtuálnej reality ako také, vzhľadom na to, že jeho pracovný priestor je sférou len pár centimetrov uvádza, že poskytuje vysokú presnosť, trojosovú spätnú väzbu sily, a je jediným zariadením v bode spotrebiteľskej ceny áno.

Spoločnosť Novint chvíľu pracuje na exoskelete na báze rúk zvanom Xio, aj keď sa zdá, že tento projekt je zatiaľ v limite, po finančných problémoch spoločnosti.

Potenciálne by sa tieto druhy armatúr mohli zjednodušiť a lacnejšie použitím elektroaktívnych polymérov - umelých „svalov“. sú vyrobené z plastov, ktoré sa sťahujú v dôsledku elektrického prúdu, a sú spravidla lacnejšie a kompaktnejšie ako ekvivalentné lineárne motory.

Akustická spätná väzba

Úplne nezávislým prístupom k tomuto problému je použitie fázovaných ultrazvukových sietí na vytvorenie hustého interferenčné vzory vo vzduchu, ktoré sú pokožkou registrované ako pevné a môžu poskytovať skutočné odolnosť. Táto technológia sa môže použiť na premietanie virtuálnych 3D objektov do ovzdušia, ktorých sa používatelia môžu dotknúť, pričom uzly pretínajúcich sa tlakových vĺn vytvárajú skutočnú silu na rukách používateľa.

Na prvý pohľad sa to môže javiť ako kúzelná strela pre VR hmatovú spätnú väzbu. Bohužiaľ, existujú určité obmedzenia. Rozlíšenie je obmedzené frekvenčnou odozvou reproduktorov, ako aj ich počtom: schopnosť pokryť veľkú priestorovú oblasť nie je nevyhnutne praktická.

Dôležitejšie je, že dochádza k podstatnému „úniku“ - akustická energia tvorí neúmyselné uzly a polouzly v priestore, v ktorom sa vytvárajú úmyselné vzory (niečo, čo môžete vidieť) olej). Tlaky vyvolané týmto systémom sú veľmi slabé: pokúšajú sa ich zväčšiť na objemy, ktoré by mohli pôsobiť viacnásobne libier tlaku na vaše telo by vyžadovalo obrovské množstvo energie a mohlo by byť preňho fyzicky nebezpečné užívateľov.

Nervová stimulácia

Nakoniec sa venujeme chvíľke, keď sa dotkneme špekulatívnejšej technológie. Jedným zo spôsobov (niektorí ľudia tvrdia, že konečný spôsob), ako sa zapojiť do pocitu dotyku, je priama stimulácia nervov v pažiach, chrbtici alebo mozgu používateľa. Týmto spôsobom je možné oklamať dotyk, propriocepciu, celých deväť metrov - vrátane pocitov, ako je teplota, ktorú by bolo nepraktické dosiahnuť pomocou obleku alebo robotickej armatúry. Vedci by to všetko mohli urobiť bez toho, aby vyžadovali ťažkopádne obleky pre robotov alebo fázové akustické siete.

V oblasti protéznych končatín sa už na tejto prednej strane vykonalo niekoľko prác, ktoré sa priamo dotýkali do oddelených nervov, aby vysielali signály zo senzorov v protéze, aby vytvorili syntetický pocit dotýkať.

Stimulácia mozgu môže poskytnúť podobnú spätnú väzbu. Základným problémom týchto druhov technológií je to, že vyžadujú pomerne invazívny chirurgický zákrok, aby mohli nainštalovať nervové rozhrania - chirurgický zákrok, ktorý je neprijateľne riskantný pre zdravých ľudí. Z hľadiska presnosti spätnej väzby sú tiež dosť hrubé a hrubo zrnité.

Aby to bolo praktické ako paradigma hmatového rozhrania, musíte byť schopní dosiahnuť oveľa lepšie rozlíšenie elektródového rozhrania a znížiť invazívnosť postupu. Existuje niekoľko prístupov, od Nanotechnology Ako nanotechnológia mení budúcnosť medicínyPotenciál pre nanotechnológie je bezprecedentný. Skutoční univerzálni zhromažďovatelia budú uvádzať hlboký posun v ľudskom stave. Samozrejme, ešte je pred nami ešte dlhá cesta. Čítaj viac y to optogenetics Ovládanie mozgu pomocou svetla: s optogenetikou je to možnéV posledných rokoch sa objavuje nová technika nazývaná „optogenetika“, ktorá môže vedcom pomôcť odhaliť tajomstvá mozgu (a liečiť jeho poruchy) úplne novým spôsobom. Čítaj viac “Zdá sa však bezpečné povedať, že zásadné objavy sú v najbližších rokoch nepravdepodobné.

Budúcnosť dotyku

Virtuálna realita je ešte stále na začiatku a dopyt po hmatových rozhraniach ešte nie je široký - existuje však. Obrovská zlatá horúčka inovácií vo virtuálnej realite sa začína až teraz a je pravdepodobné, že všetky tieto techniky sa v nasledujúcich rokoch značne zlepšia.

To znamená, že žiadna zo súčasných technológií sa nezdá byť dokonalá. Všetky z nich majú najmenej jednu vážnu nevýhodu, či už ide o kvalitu pocitu, ktorý môžu poskytnúť, alebo o prekážky ich používania. Je úplne možné, že prípadné „dokonalé“ riešenie vstupu VR ešte nebolo vynájdené. V takom prípade by som rád videl, s čím vývojári prídu ďalej.

Ste nadšení haptickými VR rozhraniami? Existuje zaujímavý produkt alebo technológia, ktorú sme tu nezaobrali? Dajte nám vedieť v komentároch!

Kredity obrázkov: Rukoväť Cez Shutterstock