Praktinės rankos: kaip „Haptic Technologies“ palies VR

Skelbimas

Beveik visi įspūdingas Kodėl virtualios realybės technologijos perpūs tavo mintis per 5 metusĮ virtualios realybės ateitį įeina galvos, akių ir išraiškos stebėjimas, imituojamas prisilietimas ir daug daugiau. Šios nuostabios technologijos jums bus prieinamos per 5 ar mažiau metų. Skaityti daugiau Iki šiol atliktas VR darbas sutelktas tik į dvi jusles: regėjimą ir klausą. Tai puiki pradžia, kuri įgalins daug ką galingi išgyvenimai VR ketina visam laikui pakeisti filmų kūrimą: Štai kaipVirtualioji realybė yra naujas būdas bendrauti su savo žiūrovu, o daugelis žmonių, turintys tradicinių filmų kūrimo pagrindus, galimybes suvokia įdomiai. Skaityti daugiau , bet jis neišsamus. Norint visiškai pasinerti vartotojus į interaktyvią virtualios realybės aplinką, reikės sukurti periferinius įrenginius, kurie visiškai atitiktų jūsų prisilietimo jausmą.

Deja, liesti yra daug sunkiau kvailioti, nei yra regėjimas. Su regėjimu visa aparatūra turi nutraukti signalus, einančius į akis. Oda, atvirkščiai, apima maždaug du kvadratinius jūsų kūno plotus ir parodo sudėtingą dvipusį sąveiką su pasauliu.

Tai organas, kurį bando apgauti nekenčiamos technologijos, ir tai sudėtinga. Yra daugybė periferinių įrenginių Kitas žingsnis įmerkiant virtualią realybę - „Razer Hydra & The Omni“Dabar, kai „Oculus Rift“ yra kūrėjų ir entuziastų rankose (perskaitykite mano išsamią „Oculus Rift“ apžvalgą), darbas su vartotojais yra gerai įmanomas. Kuriami nauji žaidimai, egzistuoja ... Skaityti daugiau kurie egzistuoja siekiant padėti pasinerti į panardinimą, tačiau kol kas nė vienas iš jų nepateikia tikrai įtikinamų priešiškų potyrių.

Problema dar labiau padidėja, nes odos stimuliacija neturi ilgos tyrimų istorijos, kurią atlieka optiniai ekranai. Pirmasis nuskaitymo ekrano panaudojimas atkuriant vaizdą buvo 1907 m., Tam prireikė tyrėjų ir inžinierių beveik visą šimtmetį, kad ekranai būtų pakankamai maži ir tikslūs, kad būtų galima suteikti gerą virtualios realybės patirtį. Lygiavertė kelionė liečiant tik dabar prasideda.

Šiame straipsnyje apžvelgsime kai kurias šiandien kuriamas technologijas, kurios VR vartotojams gali suteikti tam tikros prasmės. Aš įvertinau technologijas pagal jų teikiamą patirtį ir pagal tai, kiek daug darbo reikia norint jas komercializuoti.

Rumble

Vienas paprastas būdas suteikti grįžtamąjį ryšį apie grįžtamąją jėgą yra paprastų vibruojančių variklių, tokių kaip šiuolaikinių vaizdo žaidimų valdiklių pakuotėse, naudojimas. Šie įgauna naują dimensiją VR, nes sugeba susieti specifinius virpesių dažnius ir intensyvumą su virtualių objektų ribomis.

Vartotojai galėjo pajusti nedidelį pliūpsnį, kai liečia objektą ar vartotojo sąsajos elementą, ir stipresnį pulsą, kai jį suaktyvina (panašiai kaip grįžtamasis ryšys šiuolaikinių išmaniųjų telefonų ekranuose).

Šis grįžtamasis ryšys taip pat galėtų būti naudojamas perteikti paviršių tekstūrą. Turint jėgos grįžtamąjį ryšį ant kiekvieno piršto, kaip ir „Glove1“ atveju, ši technologija gali būti naudinga naršant virtualiose sąsajose užmerktomis akimis. Beje, ši technologija suteikia labai spartų, funkcionalų požiūrį į prisilietimą ir niekada nebus daug panardinanti į statybą.

Odos šlyties haptikai

Odos šlyties technologija pagrįsta stebinančiu faktu apie mūsų prisilietimo jausmą, tai yra, kad pirmiausia vertiname lengvą, neskausmingą spaudimą pagal tai, kokiu laipsniu slenka mūsų oda (tai, ką galite lengvai išbandyti, švelniai paliesdami odos vietą ir stumdydami savo odą pirštas.

Odai ištempiant padidėja slėgio pojūtis. Tai yra patogu, nes odos šlyties mechanizmas yra lengvai atkuriamas ir gali būti mechaninis pateikti nuolatinio slėgio iliuziją, o tai neįmanoma tiesiog paprastu vibravimu variklis.

Šiuo metu pažangiausias šios technologijos įgyvendinimas yra „Tactical Haptics“ valdiklis, kuris pridedamas prie judesio valdymo sistemos STEM ir teikia grubus grįžtamasis ryšys reaguojant į virtualias sąveikas, tokias kaip pistoleto atkėlimas, lazdelės judėjimas per medžiagą ir virtualiojo svorio sukimasis virtualioje aplinkoje grandine.

Rezultatai yra stebėtinai įtikinami dėl mechanizmo paprastumo. Nesunku įsivaizduoti, kaip bus galima pastatyti pirštinę, kuri tokio tipo atsiliepimus teikia tiksliau ir leidžia virtualiai objektai turi tankį, jei ne tvirtumą: objektai gali jaustis sunkiai, jie tiesiog negalės sustabdyti judesio vartotojo ranka.

Tai yra didelis patobulinimas, nors jis turi daug tų pačių apribojimų, kaip ir paprastas riaumojimas - odos gaivinimo technologija gali tai padaryti apgaulingas lytėjimo pojūtis, tačiau jis negali kvailioti dėl priopriklausomybės (intuityvus jausmas, kur yra tavo galūnės ir kaip jos yra juda). Net jei vartotojo oda sako, kad jie smogė į kietą daiktą, jų raumenys žino, kad jų ranka juda pro šalį.

Robotų armatūra

Tai yra ta dalis, kur viskas pradeda keistis. Tarkime, kad ši technologija turi turėti galimybę neleisti vartotojams stumti rankos per daiktus, kad būtų sukurta įtikinamesnė tvirtumo iliuzija. Tai reiškia, kad galūnę turite paveikti iš kažkokio išorinio atskaitos rėmo.

Paprasčiausias būdas tai pasiekti yra naudoti robotus, kurie pritvirtinami prie kūno arba prie žemės ir neleidžia jo judėti už virtualiosios geometrijos ribų.

Tai atrodo tik už rankos (leidžianti vartotojui patraukti ir pajusti virtualių objektų tvirtumą).

Lyg baisu, tiesa? Na, yra daugybė dalykų, kurių pirštinė vis dar negali padaryti. Ką daryti, jei jūsų liečiamas objektas yra sunkus? O kas, jei tai kažkas tvirta, pavyzdžiui, siena, kuriai reikia atsispirti nuo pečių ir alkūnių, taip pat riešo ir pirštų judesių? Na, tada jums reikia kažko tokio:

Aukščiau pateiktame vaizdo įraše „cyberlove“ svetainė neįvardija įrenginio kainos, tačiau kitos sistemos, tokios kaip jis, siekia šimtus tūkstančių dolerių. Iš dalies to priežastis yra tai, kad tik keletas pramonės ir karinių organizacijų iš tikrųjų perka šiuos prietaisus (ir labai nedaug), o tai didina kainą.

Kita vertus, tai yra tikrai įspūdingi techniniai įrangos elementai. Apsvarstykite, kas būtina norint suteikti įtikinamą prieštaringą grįžtamojo ryšio patirtį palietus tvirtą objektą. Jei vartotojas remiasi į virtualią sieną ir stumia, sistema turi aptikti judesį, pasikonsultuoti su modeliavimu, kad nustatytų, ar jie paliečia kietą daiktą, tada fiziškai (ir sklandžiai) perkelia armatūrą, kad atsispirtų judesiui ir grąžintų vartotojo ranką į pradinę padėtį.

Visa tai reikia atlikti, kol smegenys gali užregistruoti, kad judesys prasidėjo. Tai yra didžiulis techninis iššūkis, ir net pati geriausia aparatūra to ne šiaip sau pasiekia.

Kitas apribojimas, be iššūkių sumažinti gamybos kaštus iki priimtino lygio, susijęs su patobulinta technologija. Pabrėžti save į sudėtingą ir galingą mechaninę armatūrą turi didelių psichologinių kliūčių. Abejotina, ar vartotojai norės reguliariai taikytis su tokiais nepatogumais, net jei technologija yra pakankamai moderni, kad būtų užtikrinta gera patirtis.

Arčiausiai šios technologijos vartotojams buvo įdiegta tokia forma: prietaisai kaip Palieskite tai, ko ten nėra - Haptic Technology [MakeUseOf Explains]Haptika yra lytėjimo technologija. Virtualioje aplinkoje tai reikštų galimybę paliesti ir pajusti tai, ko tiesiog nėra, bet tai tikrai nėra vienintelis jo naudojimas. Nuo ... Skaityti daugiau „Novint Falcon“. Falcon nėra pats virtualios realybės įrenginys, turint omenyje, kad jo darbo erdvė yra tik keletas colių. sakė, kad jis teikia aukšto tikslumo, trijų ašių jėgos grįžtamąjį ryšį, ir yra vienintelis prietaisas, kuris tai daro taigi.

„Novint“ kurį laiką dirbo prie rankomis paremto egzoskeleto, vadinamo Xio, nors šis projektas, atrodo, kol kas yra sunkus, atsižvelgiant į bendrovės finansines bėdas.

Potencialiai šios rūšies armatūra galėtų būti paprastesnė ir pigesnė, naudojant elektroaktyvius polimerus - dirbtinius raumenis. pagaminti iš plastikų, kurie susitraukia reaguodami į elektros srovę, ir paprastai yra pigesni ir kompaktiškesni už lygiaverčius tiesinius variklius.

Akustinis grįžtamasis ryšys

Visiškai nepriklausomas požiūris į problemą yra naudoti fazinius ultragarso tinklus, kad būtų sukurtas tankus trukdžių ore modeliai, kuriuos oda užregistruoja kaip tvirtus ir gali suteikti realius pasipriešinimas. Ši technologija gali būti naudojama virtualiems 3D objektams projektuoti į orą, kurį vartotojai gali liesti, o susikertančių slėgio bangų mazgai sukuria tikrą jėgą vartotojo rankose.

Iš pradžių skaistalai gali atrodyti kaip stebuklinga VR haptiko atsiliepimų kulka. Deja, yra tam tikrų apribojimų. Skiriamąją gebą riboja garsiakalbių dažnio atsakas, taip pat jų skaičius: nebūtinai įmanoma aprėpti didelę erdvinę erdvę.

Dar svarbiau, kad yra didelis „nuotėkis“ - akustinė energija sudaro netyčinius mazgus ir pusiau mazgai erdvėje aplink kuriant tyčinius modelius (tai, ką galite pamatyti Aliejus). Šios sistemos sukeliamas slėgis yra labai silpnas: bandoma juos padidinti iki tokio tūrio, kuris galėtų kelti daugybę svarų spaudimas jūsų kūnui pareikalautų milžiniškos energijos ir gali būti fiziškai pavojingas vartotojų.

Nervų stimuliacija

Galiausiai mes šiek tiek užtruksime, kad papasakotų apie labiau spekuliacinę technologiją. Vienas iš būdų (kai kurie žmonės tvirtina, kad tai yra geriausias būdas) įsilieti į jutimo jausmą yra tiesiogiai stimuliuojant vartotojo rankos, stuburo ar smegenų nervus. Tai padarius, įmanoma apgaulingai paliesti ir pajusti devynis kiemus, įskaitant tokius pojūčius, kaip temperatūra, kurių pasiekti nepraktiška naudojant kostiumą ar robotinę armatūrą. Potencialiai mokslininkai visa tai galėtų padaryti nereikalaudami gremėzdiškų robotų kostiumų ar laipsniškų akustinių tinklelių.

Jau buvo padarytas šio priekio protezavimo galūnių srityje darbas, tiesiogiai bakstelint į atskirtus nervus, kad galėtų persiųsti signalus iš protezo jutiklių, sukurti sintetinį jausmą liesti.

Smegenų stimuliacija gali suteikti panašių atsiliepimų. Pagrindinė šių rūšių technologijų problema yra ta, kad joms reikia gana invazinių operacijų, kad būtų galima įdiegti nervų sąsajas - chirurgija, kuri sveikiems žmonėms yra nepriimtinai rizikinga. Jie taip pat yra gana grubūs ir šiurkščiavilniai, kalbant apie atsiliepimų tikslumą.

Norint, kad tai būtų praktiška kaip hipinės sąsajos paradigma, jums tikrai reikia mokėti žymiai smulkesnę elektrodo sąsajos skiriamąją gebą ir sumažinti procedūros invaziškumą. Yra keli požiūriai, pradedant nuo nanotechnologas Kaip nanotechnologijos keičia medicinos ateitįNanotechnologijų potencialas neturi precedento. Tikri universalūs montuotojai iš esmės pakeis žmogaus būklę. Žinoma, dar reikia nueiti ilgą kelią. Skaityti daugiau y iki optogenetika Smegenų valdymas naudojant šviesą: tai įmanoma naudojant optogenetikąPer pastaruosius kelerius metus atsirado nauja technika, vadinama „optogenetika“, kuri gali padėti mokslininkams visiškai naujai išsiaiškinti smegenų paslaptis (ir gydyti jos sutrikimus). Skaityti daugiau , tačiau panašu, kad per artimiausius kelerius metus didžiulis proveržis mažai tikėtinas.

Prisilietimo ateitis

Dar yra ankstyvosios virtualios realybės dienos, ir dar nėra plataus vartotojų poreikio nekenčiamoms sąsajoms, tačiau jų bus. Didžiulis virtualios realybės inovacijų šurmulys tik dabar prasideda ir tikėtina, kad ateinančiais metais visi šie būdai bus žymiai patobulinti.

Nepaisant to, nė viena iš dabartinių technologijų neatrodo tobula. Visi jie turi bent vieną rimtą trūkumą tiek kalbant apie jų teikiamų pojūčių kokybę, tiek dėl jų naudojimo kliūčių. Visiškai įmanoma, kad galutinis „tobulas“ VR įvesties sprendimas dar nebuvo išrastas. Tokiu atveju aš nekantrauju sužinoti, ką vėliau sugalvos kūrėjai.

Ar jus jaudina nekenksmingos VR sąsajos? Ar yra įdomus produktas ar technologija, kurios mes čia neapžvelgėme? Praneškite mums komentaruose!

Vaizdo kreditai: Rankų gaudymas Per „Shutterstock“