Hands On: Cum vor aduce tehnologiile Haptic la VR

Publicitate

Aproape toate impresionant De ce tehnologia realității virtuale îți va suflă mintea în 5 aniViitorul realității virtuale include urmărirea capului, ochilor și expresiilor, atingerea simulată și multe altele. Aceste tehnologii uimitoare vă vor fi disponibile în 5 ani sau mai puțin. Citeste mai mult Lucrările VR realizate până în prezent s-au concentrat pe doar două simțuri: vederea ta și auzul tău. Acesta este un început excelent și unul care va permite multe experiențe puternice VR este pe cale de a schimba filmul pentru totdeauna: Iată cumRealitatea virtuală este un mod nou de a comunica cu privitorul dvs., iar multe persoane cu un background în realizarea filmelor tradiționale găsesc posibilitățile captivante. Citeste mai mult , dar este incomplet. Pentru a cufunda pe deplin utilizatorii în medii de realitate virtuală interactivă, va fi necesar să construim periferice care să vă implice pe deplin sentimentul de atingere.

Din păcate, atingerea este un sens mult mai greu de păcălit decât este viziunea. Cu viziunea, tot hardware-ul trebuie să facă este să întrerupeți semnalele care călătoresc către ochi. În schimb, pielea acoperă aproximativ doi metri pătrați ai corpului tău și articulează interacțiuni complicate în două sensuri cu lumea.

Acesta este organul pe care tehnologia haptică încearcă să îl păcălească și este dificil. Sunt o serie de periferice Următorul pas în realitatea virtuală a imersiei - Razer Hydra & The OmniAcum, când Oculus Rift este în mâna dezvoltatorilor și a entuziaștilor (citiți recenzia mea extinsă despre Oculus Rift), lucrările la versiunea pentru consumatori sunt în curs de desfășurare. Sunt dezvoltate noi jocuri, existente ... Citeste mai mult care există pentru a ajuta la construirea imersiunii, dar niciuna disponibilă nu oferă acum experiențe haptice cu adevărat convingătoare.

Problema se înrăutățește, deoarece stimularea pielii nu are istoria lungă a cercetărilor pe care o fac ecranele optice. Prima utilizare a unui ecran de scanare pentru a re-crea o imagine a fost în 1907 și a fost nevoie de cercetători și ingineri aproape un secol complet pentru a obține afișaje suficient de mici și exacte pentru a oferi o experiență de realitate virtuală bună. Călătoria echivalentă, pentru atingere, abia acum începe.

În acest articol, vom explora astăzi câteva tehnologii în curs de dezvoltare care pot oferi un sentiment de atingere utilizatorilor VR. Am clasificat tehnologiile în funcție de calitatea experienței pe care o pot oferi și de cât de multă muncă este necesară înainte de a putea fi comercializate.

Bubuit

O modalitate simplă de a oferi feedback forțelor rudimentare este prin utilizarea de motoare simple cu vibrație, de tipul celor găsite în pachetele zgomotoase ale regulatoarelor de jocuri video moderne. Acestea iau o nouă dimensiune în VR, deoarece sunt capabile să asocieze frecvențe și intensități vibratorii specifice cu limitele obiectelor virtuale.

Utilizatorii ar putea simți un mic blip atunci când ating un obiect sau un element UI și un puls mai puternic atunci când îl activează (similar cu feedback-ul de forță pe ecranele moderne ale smartphone-urilor).

Acest tip de feedback ar putea fi folosit și pentru a transmite textura suprafețelor. Cu o unitate de feedback de forță pe fiecare deget, ca în cazul Glove1, această tehnologie ar putea fi utilă pentru navigarea interfețelor virtuale cu ochii închiși. Acestea fiind spuse, această tehnologie oferă o abordare foarte spartană și funcțională a atingerii și nu va fi niciodată o mare parte a unui constructor de imersiune.

Haptics forfecare piele

Tehnologia de forfecare a pielii se bazează pe un fapt surprinzător în legătură cu sentimentul nostru de atingere, care este faptul că judecăm în primul rând presiunea ușoară, care nu durează după gradul în care pielea noastră alunecă în jurul valorii (lucru pe care îl puteți testa cu ușurință atingând un loc pe pielea dvs. și glisând deget.

Pe măsură ce pielea se întinde, senzația de presiune crește. Acest lucru este util, deoarece forfecarea pielii este ceva ce este ușor de reprodus mecanic și poate oferi iluzia unei presiuni susținute, lucru care nu este posibil cu o simplă vibrație motor.

În momentul de față, cea mai avansată implementare a acestei tehnologii este controlerul Tactical Haptics, care se atașează la sistemul de control al mișcării STEM și oferă feedback de presiune aspră ca răspuns la interacțiuni virtuale precum reculul armei, mișcarea baghetei printr-un material și balansarea unei greutăți virtuale pe un virtual lanţ.

Rezultatele sunt surprinzător de convingătoare pentru simplitatea mecanismului. Este ușor să vă imaginați construind o mănușă care oferă acest tip de feedback cu mai multă precizie, permițând virtual obiectele să aibă densitate, dacă nu și soliditatea: obiectele se pot simți greu, pur și simplu nu vor putea opri mișcarea mâna utilizatorului

Aceasta este o îmbunătățire majoră, deși are multe din aceleași limitări, cum ar fi simplul zvon păcăli simțul atingerii, dar nu poate păcăli propria percepție (sensul intuitiv de unde sunt membrele și cum sunt in miscare). Chiar dacă pielea utilizatorului le spune că au lovit ceva solid, mușchii lor știu că mâna lor se mișcă fluid prin ea.

Armături robotizate

Aceasta este partea în care totul începe să devină puțin ciudat. Să presupunem că tehnologia trebuie să poată împiedica utilizatorii să-și împingă mâinile prin obiecte, pentru a crea o iluzie mai solidă de soliditate. Asta înseamnă că trebuie să exercitați forță asupra membrului de la un cadru extern de referință.

Cel mai simplu mod de a realiza acest lucru este de a utiliza robotica, care se atașează fie la corpul tău, fie la sol, împiedicând mișcarea acesteia în afara limitelor geometriei virtuale.

Doar o mână (care să permită utilizatorului să apuce și să simtă soliditatea obiectelor virtuale, arată așa ceva.

Kinda înfricoșător, nu? Ei bine, există o mulțime de lucruri pe care încă nu le pot face mănușa. Ce se întâmplă dacă obiectul pe care îl atingeți este greu? Ce se întâmplă dacă este ceva solid, precum un perete, care trebuie să reziste mișcărilor de pe umeri și coate, precum și de la încheietura mâinii și degetelor? Ei bine, atunci ai nevoie de așa ceva:

Site-ul web cyberglove nu listează un preț pentru dispozitivul din videoclipul de mai sus, dar alte sisteme ca acesta se ocupă cu sute de mii de dolari. O parte din motivul este că doar câteva organizații industriale și militare cumpără aceste dispozitive (și în număr foarte mic), ceea ce duce la creșterea prețului.

Cealaltă parte este că sunt echipamente cu adevărat impresionante la nivel tehnic. Luați în considerare ce este necesar pentru a oferi o experiență convingătoare de feedback haptic privind atingerea unui obiect solid. Dacă utilizatorul își sprijină mâna pe un perete virtual și împinge, sistemul trebuie să detecteze mișcarea, consultați simularea pentru a determina că ating un obiect solid, apoi deplasează fizic (și fluid) armatura pentru a rezista mișcării și întoarce mâna 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 azi nu îl atinge perfect.

Cealaltă limitare aici, în afară de provocările de a reduce costurile de fabricație la un nivel acceptabil, are legătură cu eficientizarea tehnologiei. Înfășurați-vă literalmente într-o armatură mecanică elaborată și puternică are asociate bariere psihologice substanțiale. Este îndoielnic dacă utilizatorii vor fi dispuși să facă față acestui tip de inconveniente în mod regulat, chiar dacă tehnologia este suficient de sofisticată pentru a oferi o experiență bună.

Cea mai apropiată tehnologie a ajuns să fie implementată la nivel de consumator este sub forma dispozitive de genul Atingeți ceva ce nu este acolo - Tehnologia Haptic [MakeUseOf explică]Haptics este tehnologia atingerii. În contextul unui mediu virtual, ar însemna să fii capabil să atingi și să simți ceva care nu este literalmente acolo, dar cu siguranță aceasta nu este singura lui utilizare. Din... Citeste mai mult Falconul Novint. Falconul nu este un dispozitiv de realitate virtuală ca atare, având în vedere că spațiul său de lucru este o sferă de doar câțiva centimetri - asta a spus că oferă un feedback de forță de trei axe de înaltă precizie și este singurul dispozitiv la un punct de preț al consumatorului asa de.

Novint lucrează de ceva vreme la un exoschelet pe bază de brațe, numit Xio, deși proiectul pare deocamdată în limbo, în urma problemelor financiare ale companiei.

Potențial, aceste tipuri de armături ar putea fi simplificate și mai ieftine prin utilizarea de polimeri electroactivi - „mușchi” artificiali fabricate din materiale plastice care se contractă ca răspuns la curentul electric și sunt, în general, mai ieftine și mai compacte decât motoarele liniare echivalente.

Feedback acustic

O abordare complet independentă a problemei este utilizarea grilelor cu ultrasunete pe etape pentru a crea dens tipare de interferență în aer, care sunt înregistrate de piele ca fiind solide și pot oferi efectiv rezistenţă. Tehnologia poate fi utilizată pentru a proiecta obiecte virtuale 3D în aer, pe care utilizatorii le pot atinge, nodurile de unde de intersecție producând forțe reale pe mâinile utilizatorului.

La început, acest lucru ar putea părea a fi glontul magic pentru feedback-ul haptic VR. Din păcate, există unele limitări. Rezoluția este limitată de răspunsul frecvenței difuzoarelor, precum și de numărul acestora: a fi capabil să acopere o arie spațială mare nu este neapărat practic.

Mai semnificativ, există „scurgeri” substanțiale - energia acustică formează noduri inadvertente și semi-noduri în spațiul din jurul în care sunt create tipare intenționate (ceva ce puteți vedea în uleiul). Presiunile produse de acest sistem sunt foarte slabe: încercarea de a le mări până la volume care ar putea exercita multiple kilogramele de presiune asupra corpului dvs. ar implica o cantitate enormă de energie și ar putea fi periculoase fizic pentru utilizatori.

Stimularea nervilor

În sfârșit, vom avea nevoie de un moment pentru a atinge o tehnologie mai speculativă. O modalitate (unii oameni ar susține modul final) de a se angaja cu sentimentul atingerii este prin stimularea directă a nervilor din brațele, coloanei vertebrale sau creierului utilizatorului. Făcând acest lucru, este posibil să păcăliți atingerea, propria percepție, pe toți cei nouă metri - inclusiv senzații precum temperatura care poate fi imposibil de realizat cu un costum sau o armătură robotizată. Potențial, oamenii de știință ar putea face toate acestea fără să necesite costume robotului greoaie sau grile acustice în trepte.

Au fost deja lucrate pe acest front în domeniul membrelor protetice, atingând direct în nervii tăiați pentru a trimite semnale înapoi de la senzorii din proteză, pentru a crea un sentiment sintetic al atingere.

Stimularea creierului poate oferi feedback similar. Problema de bază a acestor tipuri de tehnologii este că acestea necesită o intervenție chirurgicală destul de invazivă pentru a putea instala interfețele nervoase - o intervenție chirurgicală care este inacceptabil riscantă la oameni sănătoși. De asemenea, sunt destul de brute și cu granulație grosieră, în ceea ce privește precizia feedback-ului.

Pentru ca acestea să fie practice ca o paradigmă a interfeței haptice, trebuie să fiți în măsură să obțineți rezoluția interfeței cu electrod mult mai fină și să reduceți invazivitatea procedurii. Există câteva abordări aici, variind de la nanotechnolog Modul în care Nanotehnologia schimbă viitorul medicineiPotențialul pentru nanotehnologie este fără precedent. Adevărații asamblători universali vor crea o schimbare profundă a condiției umane. Desigur, mai este mult de parcurs. Citeste mai mult y la optogenetics Controlul creierului cu lumină: este posibil cu optogeneticaÎn ultimii ani, apare o nouă tehnică numită „optogenetică”, care poate ajuta oamenii de știință să descopere secretele creierului (și să le trateze tulburările) într-un mod cu totul nou. Citeste mai mult , dar pare sigur să spunem că este puțin probabilă descoperirile majore în următorii câțiva ani.

Viitorul atingerii

Sunt încă zile de început pentru realitatea virtuală și nu există încă o cerere largă de consum pentru interfețe haptice - dar vor exista. Începutul enorm al inovației de realitate virtuală începe abia acum și este probabil să vedem toate aceste tehnici îmbunătățite masiv în anii următori.

Acestea fiind spuse, niciuna dintre tehnologiile actuale nu par perfecte. Toți aceștia au cel puțin un dezavantaj serios, fie în ceea ce privește calitatea senzației pe care o pot oferi, fie barierele pentru utilizarea lor. Este complet posibil ca soluția „perfectă” de intrare VR să nu fi fost încă inventată. Dacă acesta este cazul, sunt nerăbdător să văd ce dezvoltatori urmează.

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

Credite imagine: Prindere de mână Via Shutterstock