Käed külge: kuidas Haptic Technologies VR-ile puutub

Reklaam

Peaaegu kõik muljetavaldav Miks virgutab virtuaalse reaalsuse tehnoloogia teie meelt 5 aasta pärastVirtuaalse reaalsuse tulevik hõlmab pea, silma ja väljenduse jälgimist, simuleeritud puudutust ja palju muud. Need hämmastavad tehnoloogiad on teile saadaval vähemalt viie aasta pärast. Loe rohkem Tänaseks tehtud VR-töö on keskendunud vaid kahele meeli: nägemisele ja kuulmisele. See on suurepärane algus ja see võimaldab palju võimsad kogemused VR kavatseb filmitegemist igaveseks muuta: siin on kuidasVirtuaalne reaalsus on uus viis oma vaatajaga suhtlemiseks ja paljud traditsioonilise filmitegevuse taustaga inimesed leiavad võimalused põnevaks. Loe rohkem , kuid see on puudulik. Kasutajate täielikuks sukeldamiseks interaktiivsetesse virtuaalreaalsuse keskkondadesse on vaja ehitada välisseadmed, mis täielikult puudutavad teie puutetundlikkust.

Kahjuks on puudutamist palju raskem lollitada kui nägemist. Nägemise korral peab kogu riistvara olema silmade poole liikuvate signaalide katkestamine. Seevastu nahk katab teie keha umbes kaks ruutmeetrit ja see väljendab keerulisi kahesuunalisi suhteid maailmaga.

See on orel, mida haptiline tehnoloogia üritab trügida, ja see on keeruline. Seal on arv välisseadmeid Järgmine samm keelekümbluse virtuaalreaalsuses - Razer Hydra & The OmniNüüd, kus Oculus Rift on arendajate ja entusiastide käes (lugege minu põhjalikku arvustust Oculus Rifti kohta), on töö tarbijaversiooni kallal juba käimas. Uusi mänge arendatakse, olemasolevaid ... Loe rohkem , mis on olemas keelekümbluse loomiseks, kuid praegu ei paku ükski neist tõeliselt kaalukaid kahjulikke kogemusi.

Probleem muutub veelgi hullemaks, kuna naha stimuleerimisel ei ole optiliste kuvaritega tehtud pikka uurimistööd. Skaneeriva kuvari esmakordne kasutamine pildi taasloomiseks oli 1907. aastal ja selleks kulus teadlasi ja insenere peaaegu terve sajandi, et saada kuvarid piisavalt väikeseks ja täpseks, et pakkuda head virtuaalreaalsuse kogemust. Samaväärne teekond puudutamiseks on alles nüüd algamas.

Selles artiklis käsitleme tänapäeval arenduses olevaid tehnoloogiaid, mis pakuvad VR-i kasutajatele teatavat puudutust. Olen reastanud tehnoloogiad nende võimalike kogemuste kvaliteedi järgi ja selle, kui palju tööd on vaja enne nende turule toomist.

Müristamine

Üks lihtne viis algelisest jõudude tagasisidestamiseks on lihtsate vibreerivate mootorite kasutamine, nagu seda on tänapäevaste videomängukontrollerite kolisevad pakid. Need omandavad VR-is uue mõõtme, kuna suudavad seostada spetsiifilisi vibreerimissagedusi ja intensiivsust virtuaalsete objektide piiridega.

Kasutajad võivad objekti või kasutajaliidese elementi puudutades tunda väikest blipi ja selle aktiveerimisel tugevamat pulssi (sarnaselt jõu tagasisidega moodsatele nutitelefoni ekraanidele).

Sellist tagasisidet saab kasutada ka pindade tekstuuri edastamiseks. Kui mõlemal sõrmel on jõu tagasiside moodul, nagu Glove1 puhul, võib see tehnoloogia olla kasulik suletud silmadega virtuaalsetes liidestes navigeerimiseks. See tehnoloogia pakub väga spartalikku ja funktsionaalset lähenemist puutetundlikkusele ega ole kunagi suuresti keelekümbluse looja.

Naha nihke haptikumid

Naha nihketehnoloogia põhineb meie puutetundlikkuse üllataval faktil, mis seisneb selles, et me hindame peamiselt kerget, mitte valulikku survet kraadi võrra, mille võrra meie nahk libiseb (midagi, mida saate hõlpsalt testida, puudutades õrnalt mõnda naha punkti ja libistades oma nahka sõrm.

Naha venitades suureneb rõhutundlikkus. See on käepärane, kuna naha lõikumist on kerge mehaaniliselt reprodutseerida ja seda saab teha pakkuda püsiva surve illusiooni - midagi, mis pole lihtsa vibreerimisega võimalik mootor.

Praegu on selle tehnoloogia kõige arenenum juurutamine Tactical Haptics kontroller, mis kinnitub liikumisjuhtimissüsteemile STEM ja pakub töötlemata rõhu tagasiside reageerimisel virtuaalsetele interaktsioonidele, nagu relva tagasipööramine, võlukepi teisaldamine läbi materjali ja virtuaalse raskuse ümber kihutamine virtuaalsel ahel.

Tulemused on mehhanismi lihtsuse osas üllatavalt veenvad. Lihtne on ette kujutada kinnaste ehitamist, mis pakuvad sellist tagasisidet täpsemini, võimaldades virtuaalset kasutamist objektid, millel on tihedus, kui mitte kindlus: objektid võivad tunda end kõvasti, nad lihtsalt ei suuda peatada objekti liikumist kasutaja käsi.

See on suur edasiminek, ehkki sellel on palju samu piiranguid kui lihtsal müristamisel - naha õhuke tehnoloogia võib seda teha lollitada puudutustunnet, kuid see ei saa petlikuks ajada ettekujutust (intuitiivne tunne, kus su jäsemed asuvad ja kuidas nad on kolimine). Isegi kui kasutaja nahk ütleb, et ta on löönud midagi tahket, teavad nende lihased, et nende käsi liigub seda vedelalt.

Robotarmatuurid

See on osa, kus see kõik hakkab veidraks veidraks minema. Ütleme nii, et tehnoloogia peab suutma takistada kasutajatel surumast oma kätt läbi objektide, et luua veelgi veenvam illusioon kindlusest. See tähendab, et peate jäsemele jõudma mingist välisest võrdlusraamistikust lähtuvalt.

Lihtsaim viis selle saavutamiseks on kasutada robootikat, mis kinnitub kas kehale või maapinnale, hoides ära selle liikumise väljaspool virtuaalse geomeetria piire.

Ainult käe jaoks (mis võimaldab kasutajal haarata ja tunda virtuaalsete objektide tugevust, see näeb välja midagi sellist.

Tundub hirmutav, eks? Noh, seal on palju asju, mida kinnas ikkagi teha ei saa. Mis saab, kui teie puudutav objekt on raske? Mis saab, kui see on midagi kindlat, näiteks sein, mis peab vastu nii õlgade ja küünarnukkide kui ka randme ja sõrmede liigutustele? Siis on teil vaja midagi sellist:

Küberlove veebisait ei loetle ülaltoodud videos seadme hinda, kuid muud süsteemid, nagu see, jooksevad sadadesse tuhandetesse dollaritesse. Osaliselt on selle põhjuseks asjaolu, et ainult mõned tööstus- ja sõjaväeorganisatsioonid ostavad neid seadmeid (ja seda väga vähestes kogustes), mis tõstab hinda.

Teine osa on see, et need on tehniliselt tõeliselt muljetavaldavad seadmed. Mõelge, mis on vajalik veenva hüptilise tagasiside saamiseks tahke objekti puudutamisel. Kui kasutaja toetub käele vastu virtuaalset seina ja surub, peab süsteem liikumise tuvastama, konsulteerima simulatsiooniga, et teha kindlaks, kas puudutate tahket eset, liigutate siis füüsiliselt (ja sujuvalt) armatuuri, et takistada liikumist ja viia kasutaja käsi tagasi algasendisse.

Kõik see tuleb ära teha, enne kui aju saab registreerida, et liikumine on alanud. See on tohutu tehniline väljakutse ja isegi tänapäeva parim riistvara ei saavuta seda ideaalselt.

Muud piirangud, välja arvatud väljakutsed vähendada tootmiskulusid vastuvõetavale tasemele, on siin seotud tehnoloogia mugavaks muutmisega. Enda sõna otseses mõttes keerukaks ja võimsaks mehaaniliseks armatuuriks seadmisega kaasnevad olulised psühholoogilised tõkked. On kaheldav, kas kasutajad on valmis regulaarselt selliseid ebamugavusi taluma, isegi kui tehnoloogia on piisavalt hea kogemus, et seda pakkuda.

Selle tehnoloogia kasutuselevõtt tarbija tasandil on kõige lähemal järgmisele versioonile: seadmed nagu Puudutage midagi, mida seal pole - haptiline tehnoloogia [MakeUseOf Explains]Haptics on puutetundlik tehnoloogia. Virtuaalse keskkonna kontekstis tähendaks see võimalust puudutada ja tunda midagi, mida sõna otseses mõttes pole olemas, kuid see pole kindlasti selle ainus kasutamine. Alates ... Loe rohkem Novinti pistrik. Falcon ei ole iseenesest virtuaalreaalsuse seade, arvestades, et selle tööruum on vaid mõne tolli suurune sfäär - et öeldes, see annab ülitäpse, kolmeteljelise jõu tagasiside ja on ainus seade tarbijahinnapunktis, mis seda pakub nii.

Novint on mõnda aega töötanud käsivarrepõhise eksoskeleti kallal, mida nimetatakse Xio-ks, ehkki see projekt näib olevat ettevõtte rahaliste probleemide tõttu praegu unarusse jäänud.

Potentsiaalselt saab seda tüüpi armatuuri lihtsamaks ja odavamaks muuta elektroaktiivsete polümeeride - kunstlike lihaste - kasutamise abil. mis on valmistatud plastikust, mis tõmbuvad reageerima elektrivoolule, ning on üldiselt odavamad ja kompaktsemad kui samaväärsed lineaarmootorid.

Akustiline tagasiside

Täiesti sõltumatu lähenemisviis probleemile on kasutada faasitud ultraheli võresid tiheda tekitamiseks õhus esinevad häiringumustrid, mida nahk registreerib tahkena ja mis võivad olla tegelikud vastupanu. Seda tehnoloogiat saab kasutada virtuaalsete 3D-objektide projitseerimiseks õhku, mida kasutajad saavad puudutada, ning ristuvate rõhulainete sõlmed loovad kasutaja kätele tõelise jõu.

Esimesel põsepuna võib see tunduda VR-i hüptilise tagasiside võluväel. Kahjuks on mõned piirangud. Eraldusvõimet piiravad kõlarite sageduskarakteristik ja ka nende arv: suure ruumiala katmine pole tingimata praktiline.

Veelgi olulisem on oluline leke - akustiline energia moodustab tahtmatuid sõlmi ja poolsõlmed ruumis, kus luuakse tahtlikke mustreid (midagi sellist, mida võite näha) õli). Selle süsteemi tekitatavad rõhud on väga nõrgad: üritatakse neid skaleerida nii palju, et need võiksid avaldada mitu korda kilo naela survestamine teie kehasse kaasaks tohutult energiat ja võib olla füüsiliselt ohtlik kasutajad.

Närvide stimuleerimine

Viimaseks käsitleme natuke aega spekulatiivsema tehnoloogia väljatöötamisel. Üks viis (mõned inimesed väidavad, et see on ülim viis) puutuda puutetundlikkusega on kasutaja käte, selgroo või aju närvide otsene stimuleerimine. Selliselt toimides on võimalik lollitada terve propriopitsiooni, üheksa jardi - sealhulgas sellised aistingud nagu temperatuur, mida võib ülikonna või robotliku armatuuri abil ebapraktiline saavutada. Potentsiaalselt võiksid teadlased seda kõike teha, ilma et oleks vaja tülikaid robotülikondi või järk-järgult akustilisi ruute.

Sellel rindel on proteeside jäsemete valdkonnas juba mõnda tööd tehtud, otse koputades lõhenenud närvidesse, et saata signaale proteesi anduritelt tagasi, et tekitada sünteetiline tunne katsuda.

Aju stimulatsioon võib anda sarnast tagasisidet. Selliste tehnoloogiate põhiküsimus on see, et närviliideste paigaldamiseks on vaja üsna invasiivset operatsiooni - operatsioon, mis on tervetel inimestel lubamatult riskantne. Need on tagasiside täpsuse osas ka üsna toored ja jämedad.

Selleks, et need oleksid haptiliste liideste paradigmana praktilised, peate tõesti saama elektroodide liidese eraldusvõime palju peenemaks muuta ja protseduuri invasiivsust vähendama. Siin on mõned lähenemisviisid, alates nanotehnoloogia Kuidas nanotehnoloogia muudab meditsiini tulevikkuNanotehnoloogia potentsiaal on enneolematu. Tõelised universaalsed kokkupanijad panevad inimese seisundisse põhjaliku muutuse. Muidugi on veel pikk tee minna. Loe rohkem y kuni optogeneetika Aju kontroll valgusega: optogeneetikaga on see võimalikAinult viimase paari aasta jooksul on välja kujunemas uus optogeneetika, mis võib aidata teadlastel aju saladusi lahti seletada (ja selle häireid ravida) täiesti uuel viisil. Loe rohkem , kuid tundub kindlalt väita, et suuri läbimurdeid pole lähiaastatel tõenäoliselt.

Puudutuse tulevik

Virtuaalse reaalsuse jaoks on alles algusajad ja hüptilise liidese järele pole veel suurt tarbijate nõudlust - kuid seda siiski leidub. Virtuaalse reaalsuse innovatsiooni tohutu kullapalavik on alles nüüd alanud ja tõenäoliselt näeme, et kõiki neid tehnikaid on järgmistel aastatel tohutult täiustatud.

Ükski praegune tehnoloogia ei tundu olevat täiuslik. Kõigil neil on vähemalt üks tõsine puudus, mis puudutab nende pakutavat aistingute kvaliteeti või nende kasutamise takistusi. On täiesti võimalik, et VR-sisendi lõplikku “täiuslikku” lahendust pole veel leiutatud. Kui see nii on, on mul hea meel näha, millised arendajad järgmisena välja tulevad.

Kas olete vaimustunud VR-liidestest? Kas on mõni põnev toode või tehnoloogia, mida me siin ei käsitlenud? Andke meile kommentaarides teada!

Pildikrediidid: Käe saak Shutterstocki kaudu