Hands On: Kako će haptičke tehnologije donijeti dodir VR-u

Oglas

Gotovo svi impresivan Zašto će tehnologija virtualne stvarnosti raznijeti svoj um za 5 godinaBudućnost virtualne stvarnosti uključuje praćenje glave, očiju i izraza, simulirani dodir i još mnogo toga. Ove nevjerojatne tehnologije bit će vam dostupne za 5 ili manje godina. Čitaj više Dosadašnji VR rad usredotočen je na samo dva osjetila: vid i sluh. To je sjajan početak i onaj koji će omogućiti mnogo toga snažna iskustva VR će se zauvijek promijeniti filmsko stvaranje: Evo kakoVirtualna stvarnost nov je način komunikacije s gledateljem, a mnogi ljudi koji imaju pozadinu u tradicionalnom filmskom stvaranju vide mogućnosti kao uzbudljive. Čitaj više , ali je nepotpuno. Da biste u potpunosti uronili korisnike u interaktivna okruženja virtualne stvarnosti, trebat će izgraditi periferne uređaje koji u potpunosti utječu na vaš osjećaj dodira.

Nažalost, dodir je mnogo teže smisliti gluposti nego što je vid. S vizijom, sve što hardver mora učiniti jest prekid signala koji putuju u oči. Suprotno tome, koža pokriva oko dva kvadratna metra vašeg tijela i artikulira komplicirane dvosmjerne interakcije sa svijetom.

To je organ koji haptička tehnologija pokušava izigrati, a teško je. Tamo su niz perifernih uređaja Sljedeći korak uranjanja u virtualnu stvarnost - Razer Hydra & OmniSad kad je Oculus Rift u rukama programera i entuzijasta (pročitajte moj opsežni pregled Oculus Rift-a), rad na potrošačkoj verziji je u tijeku. Razvijaju se nove igre, postojeće ... Čitaj više koje postoje kako bi se pomoglo izgraditi uranjanje, ali trenutno nijedan dostupan ne pruža zaista nevjerojatna haptička iskustva.

Problem se pogoršava jer stimulacija kože nema dugu povijest istraživanja na kojima optički prikazi djeluju. Prva upotreba skenirajućeg zaslona za ponovnu izradu slike bila je 1907. godine i trebalo je istraživačima i inženjerima gotovo cijelo stoljeće kako bi se prikazali zasloni dovoljno mali i točni da omoguće dobro iskustvo virtualne stvarnosti. Ekvivalentno putovanje, na dodir, tek počinje.

U ovom ćemo članku danas istražiti neke tehnologije u razvoju koje VR korisnicima mogu pružiti određeni dodir. Tehnologije sam rangirao prema kvaliteti iskustva koju potencijalno mogu pružiti i koliko im je potrebno rada prije komercijalizacije.

Tutnjava

Jedan jednostavan način za pružanje povratnih informacija o rudimentarnoj sili je upotreba jednostavnih vibrirajućih motora koji se nalaze u paketima tutnjave modernih kontrolera videoigre. Oni poprimaju novu dimenziju VR-a, jer mogu povezati određene vibracijske frekvencije i intenzitete s granicama virtualnih objekata.

Korisnici mogu osjetiti mali zamah kada dodirnu objekt ili UI element i snažniji puls kada ga aktiviraju (slično povratnoj sili na modernim ekranima pametnih telefona).

Ova vrsta povratnih informacija mogla bi se koristiti i za prenošenje teksture površina. S jedinicom za povratnu informaciju o snazi ​​na svakom prstu, kao u slučaju s Glove1, ova bi tehnologija mogla biti korisna za kretanje po virtualnim sučeljima sa zatvorenim očima. U skladu s tim, ova tehnologija pruža vrlo spartanski, funkcionalan pristup dodirivanju i nikad neće biti puno majstora za uranjanje.

Sredstva za skidanje kože

Tehnologija smicanja kože temelji se na iznenađujućoj činjenici o našem osjećaju dodira, a to je da prije svega prosuđujemo lagan, nebolan pritisak prema stupnju u kojem naša koža klizi okolo (nešto što možete lako isprobati nježnim dodirivanjem mjesta na koži i klizanjem vašeg prst.

Kako se koža rasteže, osjećaj pritiska raste. Ovo je prikladno jer je šišanje kože nešto što je lako mehanički reproducirati, a može pružiti iluziju stalnog pritiska, nešto što nije moguće jednostavnom vibriranjem motor.

Trenutno je najnaprednija primjena ove tehnologije kontroler Tactical Haptics, koji se priključuje na STEM sustav upravljanja kretanjem i pruža grube povratne informacije pritiska kao odgovor na virtualne interakcije poput pucanja pištolja, premještanja štapića kroz materijal i prebacivanja virtualne težine na virtualnom lanac.

Rezultati su iznenađujuće uvjerljivi zbog jednostavnosti mehanizma. Lako je zamisliti izgradnju rukavica koje pružaju takvu vrstu povratnih podataka s više preciznosti, omogućujući virtualnu objekti će imati gustoću, ako ne i čvrstinu: predmeti se mogu osjećati tvrdo, jednostavno neće moći zaustaviti pomicanje ruku korisnika.

Ovo je veliko poboljšanje, iako ima mnoga ista ograničenja kao i jednostavna tutnjava - čista tehnologija kože može prevariti osjećaj dodira, ali ne može prevariti propriocepciju (intuitivni osjećaj gdje su vam udovi i kako su kreće). Čak i ako im koža korisnika kaže da je udario nešto čvrsto, njihovi mišići znaju da njihova ruka teku kroz njega.

Robotske armature

Ovo je dio u kojem sve počinje pomalo čudno. Recimo da tehnologija mora biti u mogućnosti spriječiti korisnike da guraju ruke kroz predmete kako bi se stvorila uvjerljivija iluzija čvrstoće. To znači da trebate nalagati silu na udu iz nekog vanjskog referentnog okvira.

Najjednostavniji način da to postignete je upotreba robotike, koja se pričvršćuje ili na vaše tijelo ili na zemlju, sprečavajući njegovo kretanje izvan granica virtualne geometrije.

Za samo ruku (koja omogućuje korisniku da zgrabi i osjeti čvrstinu virtualnih predmeta, to izgleda otprilike ovako).

Nekako zastrašujuće, zar ne? Pa, postoji puno stvari koje rukavica još uvijek ne može učiniti. Što ako je predmet koji dodirnete težak? Što ako je nešto čvrsto, poput zida, koje se treba oduprijeti pokretima s ramena i laktova, kao i zglobu i prstima? Pa, onda vam treba nešto ovako:

Web-lokacija cyberglove ne navodi cijenu uređaja u gornjem videu, ali ostali sustavi poput njega trče stotine tisuća dolara. Dio razloga je taj što samo nekoliko industrijskih i vojnih organizacija zapravo kupuju ove uređaje (i to u vrlo malom broju), što povećava cijenu.

Drugi dio je da su to zaista impresivni komadi opreme na tehničkoj razini. Razmislite o tome što je potrebno za pružanje uvjerljivog haptičkog povratnog iskustva dodirivanja čvrstog predmeta. Ako korisnik nasloni ruku na virtualni zid i gurne ga, sustav mora otkriti gibanje, savjetovati se sa simulacijom kako bi utvrdio da li dodiruju čvrsti predmet, a zatim fizički (i fluidno) pomaknite armaturu da se odupre gibanju i vratite korisničku ruku u prvobitni položaj.

Sve to treba postići prije nego što mozak registrira da je kretanje započelo. To je ogroman tehnički izazov, pa čak ni najbolji hardver danas ne postiže to savršeno.

Drugo ograničenje, osim izazova smanjenja troškova proizvodnje na prihvatljivu razinu, odnosi se na to da tehnologiju učinite prikladnom. Doslovno vezanje sebe u razrađenu i snažnu mehaničku armaturu s tim ima značajne psihološke prepreke. Dvojbeno je hoće li korisnici biti spremni redovito se nositi s takvim neugodnostima, čak i ako je tehnologija dovoljno sofisticirana da pruži dobro iskustvo.

Najbliža ovoj tehnologiji koja se primjenjuje na razini potrošača je u obliku uređaji poput Dodirnite nešto što nema - Haptic Technology [MakeUseOf Explains]Haptics je tehnologija dodira. U kontekstu virtualnog okruženja, to bi značilo moći dodirnuti i osjetiti nešto što doslovno ne postoji, ali to sigurno nije njegova jedina upotreba. Iz... Čitaj više Novint Falcon. Falcon nije uređaj virtualne stvarnosti, s obzirom na to da je njegov radni prostor sfera samo nekoliko centimetara - to rekao je da pruža veliku preciznost, povratne povratne sile na tri osi i jedini je uređaj koji ima potrošačku cijenu tako.

Novint već neko vrijeme radi na eksoskeletu koji se zove oružje pod nazivom Xio, iako se čini da je taj projekt za sada u ušću, uslijed financijskih problema tvrtke.

Potencijalno, ove vrste armatura mogu se pojednostaviti i jeftinije uporabom elektroaktivnih polimera - umjetnih 'mišića' napravljeni od plastike koja se skuplja kao reakcija na električnu struju i općenito su jeftinija i kompaktnija od ekvivalentnih linearnih motora.

Akustična povratna veza

Potpuno neovisan pristup problemu je korištenje faznih ultrazvučnih mreža za stvaranje gustih interferencijski uzorci u zraku koje koža registrira kao čvrste i mogu stvoriti stvarne otpornost. Tehnologija se može koristiti za projiciranje virtualnih 3D objekata u zrak koje korisnici mogu dodirnuti, pri čemu čvorovi presijecanih valova pritiska proizvode istinsku silu na rukama korisnika.

Na prvi pogled ovo se čini čarobnim metkom za VR haptičke povratne informacije. Nažalost, postoje i neka ograničenja. Rezolucija je ograničena frekvencijskim odzivom zvučnika, kao i njihovim brojem: mogućnost pokrivanja velikog prostornog područja nije nužno praktično.

Što je još važnije, dolazi do značajnog "curenja" - akustična energija stvara nenamjerne čvorove i polu-čvorova u prostoru oko kojeg se stvaraju namjerni uzorci (nešto u čemu možete vidjeti ulje). Pritisci koje proizvodi ovaj sustav su vrlo slabi: pokušaj da se rasporedi na one količine koje bi mogle biti višestruke kilogram pritiska na vaše tijelo uložio bi ogromnu količinu energije i mogao bi biti fizički opasan korisnici.

Stimulacija živaca

I na kraju, uzet ćemo si trenutak da se dotaknemo špekulativne tehnologije. Jedan način (neki bi tvrdili da je krajnji način) baviti se osjećajem dodira je izravno stimuliranjem živaca u rukama, kralježnici ili mozgu. Na taj način moguće je prevariti dodir, propriocepciju, čitavih devet metara - uključujući senzacije poput temperature koje bi se moglo neprimjereno postići odijelom ili robotskom armaturom. Potencijalno, znanstvenici bi mogli sve to učiniti bez da traže glomazna robot-odijela ili fazne akustičke mreže.

Na ovom su frontu već učinjeni neki radovi na polju protetičkih udova, izravno tapkajući u razdijeljene živce kako bi vraćali signale sa senzora u protezu da bi stvorili sintetički osjećaj dodir.

Motivacija mozga može pružiti slične povratne informacije. Osnovni problem ove vrste tehnologija jest taj što zahtijevaju prilično invazivnu operaciju kako bi mogli instalirati živčana sučelja - operaciju koja je kod zdravih ljudi neprihvatljivo rizična. Oni su također prilično grubi i grubozrnati, u pogledu preciznosti povratnih informacija.

Da bi ovo bilo praktično kao paptigma haptičkog sučelja, trebate biti u mogućnosti postići rezoluciju elektrode sučelja mnogo finijom i smanjiti invazivnost postupka. Ovdje postoji nekoliko pristupa, od nanotechnolog Kako nanotehnologija mijenja budućnost medicinePotencijal za nanotehnologiju je bez presedana. Pravi univerzalni monteri će dovesti do dubokog pomaka u ljudskom stanju. Naravno, još je dug put. Čitaj više y to optogenetics Kontrola mozga svjetlom: Moguća je optogenetikaTijekom posljednjih nekoliko godina, pojavljuje se nova tehnika nazvana "optogenetika" koja će možda pomoći znanstvenicima da razotkriju moždane tajne (i liječe njegove poremećaje) na potpuno novi način. Čitaj više , ali čini se sigurnim reći da su veliki pomaci malo vjerojatni u sljedećih nekoliko godina.

Budućnost dodira

Još su rani dani za virtualnu stvarnost, a još ne postoji široka potražnja kupaca za haptičkim sučeljima - ali bit će. Golemi zlatni nalet inovacija virtualne stvarnosti tek počinje, a vjerojatno ćemo vidjeti da će se sve ove tehnike masovno poboljšati u godinama koje dolaze.

U skladu s tim, niti jedna od trenutnih tehnologija ne izgleda savršeno. Svi oni imaju barem jedan ozbiljan nedostatak, bilo u pogledu kvalitete osjeta koji mogu pružiti, ili prepreka njihovoj upotrebi. Sasvim je moguće da eventualno “savršeno” rješenje VR ulaza još nije pronađeno. Ako je to slučaj, nestrpljiv sam vidjeti što sljedeći programeri mogu smisliti.

Jeste li uzbuđeni zbog haptičkih VR sučelja? Postoji li uzbudljiv proizvod ili tehnologija koju ovdje nismo obuhvatili? Javite nam u komentarima!

Slikovni krediti: Ručni ulov Via Shutterstock