Kezdete: Hogyan fogja a Haptic Technologies érinti a VR-t

Hirdetés

Szinte az összes hatásos Miért ösztönzi el a virtuális valóság technológia öt év alatt az elméjét?A virtuális valóság jövője magában foglalja a fej, a szem és a kifejezés követését, a szimulált érintést és még sok minden mást. Ezek a csodálatos technológiák öt éven belül elérhetők lesznek Önnek. Olvass tovább Az eddig elvégzett VR-munka mindössze két érzékre összpontosult: látására és hallására. Ez egy nagyszerű kezdés, amely lehetővé teszi a sok lehetőséget hatalmas élmények A VR hamarosan megváltoztatja a filmkészítést: Így vanA virtuális valóság a nézővel való kommunikáció új módja, és sokan a hagyományos filmkészítés hátterével rendelkező emberek izgalmasnak találják a lehetőségeket. Olvass tovább , de hiányos. Annak érdekében, hogy teljes mértékben elmerülhessenek a felhasználók interaktív virtuális valóság-környezetekben, perifériákat kell készíteni, amelyek teljes mértékben bekapcsolják az érintés érzését.

Sajnos az érintést sokkal nehezebb becsapni, mint a látást. A látás szempontjából az összes hardvernek meg kell szakítania a szembe jutó jeleket. Ezzel szemben a bőr körülbelül két négyzetméter testét takarja, és bonyolult, kétirányú interakciókat fogalmaz meg a világgal.

Ez az a szerv, amelyet a haptikus technológia megpróbál becsapni, és nehéz. Vannak számos periféria A virtuális valóság elmerülésének következő lépése - Razer Hydra & The OmniMost, hogy az Oculus Rift a fejlesztők és a rajongók kezébe került (olvassa el az Oculus Rift átfogó áttekintését), a fogyasztói verzió kidolgozása már folyamatban van. Új játékokat fejlesztünk, léteznek ... Olvass tovább amelyek léteznek az elmerülés elősegítésére, de jelenleg nem állnak rendelkezésre igazán vonzó haptikus tapasztalatok.

A problémát még súlyosabbá teszi, mivel a bőr stimulálására nincs hosszú kutatási története, amit az optikai kijelzők tesznek. A képolvasó képernyő első használata 1907-ben volt, és a kutatók és a mérnökök igénybe vették majdnem egy teljes század, hogy a kijelzők elég kicsik és pontosak legyenek a jó virtuális valóság élményének biztosításához. Az érintés szempontjából egyenértékű utazás csak most kezdődik.

Ebben a cikkben néhány olyan fejlesztési technológiát vizsgálunk meg, amelyek fejlesztés alatt állnak, és amelyek érzékenységet nyújthatnak a VR-felhasználók számára. A technológiákat rangsoroltam az általuk nyújtható tapasztalatok minősége alapján, és hogy mennyi munkára van szükség, mielőtt azok forgalomba hozhatók.

Moraj

A primitív erővisszajelzés biztosításának egyszerű módja egyszerű vibrációs motorok használata, amilyeneket a modern videojáték-vezérlők zümmögő csomagjai tartalmaznak. Ezek új dimenziót kapnak a VR-ben, mivel képesek a vibrációs frekvenciákat és intenzitásokat a virtuális objektumok határaival társítani.

A felhasználók kis hullámot érezhetnek, amikor egy tárgyat vagy egy felhasználói felület elemet érintnek, és erősebb pulzust érezhetnek, amikor aktiválják (hasonlóan a modern okostelefon-képernyőkön alkalmazott erő-visszacsatoláshoz).

Ez a fajta visszajelzés felhasználható a felületek textúrájának továbbítására is. Ha minden egyes ujjon erő-visszacsatoló egység van, például a kesztyű1 esetében, ez a technológia hasznos lehet a virtuális interfészek navigálásához csukott szemmel. Ennek ellenére ez a technológia nagyon spártai, funkcionális megközelítést biztosít az érintéshez, és soha nem lesz sokat merítés építője.

Bőrnyíró haptikumok

A bőrvágás-technológia meglepő tényeken alapszik az érintési érzetünkkel kapcsolatban, azaz hogy elsősorban az enyhe, nem fájdalmas nyomást ítéljük meg a bőrünk csúszásának mértéke alapján (amit könnyen kipróbálhat, ha óvatosan megérinti a bőrének egy pontját, és csúsztatja a ujj.

A bőr nyújtásakor a nyomásérzet növekszik. Ez praktikus, mert a bőr nyírása olyasmi, amelyet mechanikusan reprodukálni könnyű és képes biztosítsák a tartós nyomás illúzióját, ami nem lehetséges egy egyszerű vibrálással motor.

Jelenleg ennek a technológiának a legfejlettebb megvalósítása a Tactical Haptics vezérlő, amely csatlakozik a STEM mozgásvezérlő rendszerhez, és durva nyomás-visszacsatolás válaszként a virtuális interakciókra, például a pisztoly visszahúzására, a pálca mozgatására az anyagon, és a virtuális súly átfordításához egy virtuálison lánc.

Az eredmények meglepően meggyőzőek a mechanizmus egyszerűsége szempontjából. Könnyű elképzelni, hogy olyan kesztyűt építsenek fel, amely pontosabban nyújtja az ilyen visszajelzéseket, lehetővé téve a virtuális felhasználást tárgyak sűrűsége, ha nem szilárdsága: az objektumok keményen érezhetik magukat, csak nem tudják megállítani a felhasználó kezét.

Ez nagy előrelépés, bár ugyanazokkal a korlátozásokkal rendelkezik, mint az egyszerű zörgés - a bőr puszta technológiája becsapja a tapintás érzetét, de nem becsaphatja a propriocepciót (az intuitív értelme, hogy hol vannak a végtagod, és hogyan vannak mozgó). Még ha a felhasználó bőre azt is mondja nekik, hogy valami szilárd ütött, izmaik tudják, hogy keze folyékonyan mozog rajta.

Robotikus szerelvények

Ez az a rész, ahol az egész kissé furcsavá válik. Tegyük fel, hogy a technológiának képesnek kell lennie arra, hogy megakadályozza a felhasználót abban, hogy kézen nyomja át a tárgyakat, hogy még szilárdabb illúziót hozzon létre. Ez azt jelenti, hogy valamilyen külső referenciakeretből erőt kell gyakorolnia a végtagra.

Ennek eléréséhez a legegyszerűbb módszer a robotika, amely vagy a testéhez, vagy a földhöz kapcsolódik, megakadályozva annak mozgását a virtuális geometria határain kívül.

Csak egy kéz (amely lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy megragadja és érezzék a virtuális objektumok szilárdságát, ez valami ilyesminek látszik.

Kicsit félelmetes, igaz? Nos, van egy csomó dolog, amit a kesztyű még mindig nem képes megtenni. Mi van, ha a megérintett tárgy nehéz? Mi lenne, ha valami szilárd anyag, például fal, amelynek ellenállnia kell a vállak és könyök, valamint a csukló és az ujjak mozgásának? Nos, akkor szükséged van valami ilyesmire:

A cyberlove webhely nem tünteti fel az eszköz árát a fenti videóban, ám más rendszerek, mint például ezrei több százezer dollárba kerülnek. Ennek egyik oka az, hogy csak kevés ipari és katonai szervezet vásárolja meg ezeket az eszközöket (és nagyon kis számban), ami növeli az árat.

A másik rész az, hogy ezek műszaki szinten valóban lenyűgöző berendezések. Fontolja meg, mi szükséges ahhoz, hogy egy szilárd tárgy megérintésével meggyőző haptikus visszajelzést kapjon. Ha a felhasználó kezét egy virtuális falnak támasztja alá és megnyomja, a rendszernek fel kell tárnia a mozgást, konzultálnia kell a szimulációval annak megállapításához, hogy megérinti egy szilárd tárgyat, majd fizikailag (és folyékonyan) mozgatja a armatúrát, hogy ellenálljon a mozgásnak, és visszatérjen a kezét az eredeti helyzetbe.

Mindezt meg kell valósítani, mielőtt az agy regisztrálhatja, hogy a mozgás megkezdődött. Ez egy hatalmas műszaki kihívás, és még a mai legjobb hardver sem teljesíti tökéletesen.

A másik korlátozás, a gyártási költségek elfogadható szintre csökkentésének kihívásai mellett, a technológia kényelmessé tételével kapcsolatos. A szó szoros értelmében történő kidolgozása egy erőteljes és erőteljes mechanikus armatúrához jelentős pszichológiai akadályokkal jár. Kétes, hogy a felhasználók hajlandóak-e rendszeresen megbirkózni ezzel a kellemetlenséggel, még akkor is, ha a technológia elég kifinomult a jó élmény biztosításához.

A legközelebb ezt a technológiát a fogyasztói szinten történő alkalmazáshoz a következő formában alakították ki: eszközök, mint például Érintse meg valami olyat, ami nincs ott - Haptic Technology [MakeUseOf Explains]A Haptics az érintés technológiája. A virtuális környezetben azt jelentené, hogy képes megérinteni és érezni valamit, ami szó szerint nincs ott, de ez természetesen nem az egyetlen felhasználása. Tól től... Olvass tovább a Novint Sólyom. A Sólyom önmagában nem egy virtuális valóság eszköz, tekintve, hogy munkaterülete csak néhány hüvelyk átmérőjű gömb - tehát azt mondta, hogy nagy pontosságú, háromtengelyű erővisszajelzést ad, és ez az egyetlen eszköz a fogyasztói áron így.

Novint egy ideje egy Xio nevű, karon alapuló exoskeleton dolgozik, bár ez a projekt egyelőre véget ért, a vállalat pénzügyi problémáit követően.

Lehetséges, hogy az ilyen típusú armatúrák egyszerűbbé és olcsóbbak lehetnek az elektroaktív polimerek - mesterséges „izmok” - használatával. műanyagból készülnek, amely az elektromos áram hatására összehúzódik, és általában olcsóbb és kompaktabb, mint az egyenértékű lineáris motorok.

Akusztikus visszajelzés

A probléma teljesen független megközelítése az, hogy fázisos ultrahangrácsot használunk sűrűség kialakításához zavaró minták a levegőben, amelyeket a bőr szilárdként regisztrál, és amelyek ténylegesen biztosíthatók ellenállás. Ez a technológia felhasználható a virtuális 3D objektumok olyan levegőbe vetítésére, amelyet a felhasználók meg tudnak érni, és az egymást keresztező nyomáshullámok csomópontjai valódi erőt hoznak a felhasználó kezébe.

Az első elpiruláskor ez valószínűleg a VR haptikus visszajelzésének varázslatos golyója. Sajnos vannak korlátozások. A felbontást korlátozza a hangszórók frekvenciaválasza, valamint számuk: a nagy térbeli terület lefedése nem feltétlenül praktikus.

Ennél is fontosabb, hogy jelentős „szivárgás” van - az akusztikus energia véletlen csomópontokat képez és félcsomópontok abban a térben, ahol szándékos minták készülnek (valami, amit láthat az olaj). A rendszer által kifejtett nyomás nagyon gyenge: megkíséreljük méretezni őket olyan térfogatokra, amelyek többszörös hatást gyakorolhatnak A testre gyakorolt ​​súlyos nyomás hatalmas energiát igényel, és fizikailag veszélyes lehet felhasználók számára.

Ideg stimuláció

Végül, veszünk egy pillanatra egy spekulatív technológiát. Az érzés érintésének egyik módja (néhány ember szerint a végső módszer) az, ha közvetlenül stimulálja a felhasználó karját, gerincét vagy az agyát. Ezzel megtévesztheti a kapcsolatot, a propriocepciót, az egész kilenc yardot - ideértve olyan érzéseket is, mint a hőmérséklet, amelyet gyakorlatilag nem lehet megvalósítani öltöny vagy robot armatúra segítségével. Lehetséges, hogy a tudósok mindezt megtehetik anélkül, hogy szükség lenne nehézkes robotruhákra vagy fázisos akusztikai rácsokra.

Ezen a fronton már végeztünk valamilyen munkát a protézisek végén, közvetlenül megcsapva elválasztott idegekké, hogy jeleket küldjenek vissza a protézis érzékelőiből, hogy szintetikus érzetet hozzanak létre érintés.

Az agystimuláció hasonló visszajelzést adhat. Az ilyen típusú technológiák alapvető kérdése az, hogy meglehetősen invazív műtétet igényelnek az ideg interfészek telepítéséhez - olyan műtét, amely egészséges embereknél elfogadhatatlanul kockázatos. A visszajelzés pontossága szempontjából meglehetősen nyers és durva szemű.

Annak érdekében, hogy ezek praktikus interfész-paradigmaként működjenek, valóban sokkal finomabbá kell tennie az elektród interfész felbontását, és csökkentenie kell az eljárás invázióját. Itt van néhány megközelítés, kezdve: nanotechnolog Hogyan változtatja meg a nanotechnológia az orvostudomány jövőjét?A nanotechnológia potenciálja példátlan. Az igazi univerzális összeszerelők az emberi állapot alapos megváltoztatásával lépnek életbe. Természetesen még hosszú utat kell megtenni. Olvass tovább y-ig optogenetics Agyvezérlés fénnyel: Optogenetikával lehetségesAz elmúlt években egy új, „optogenetika” elnevezésű eljárás alakult ki, amely segíthet a tudósoknak az agy titkainak feltárásában (és a rendellenességek kezelésében) teljesen új módon. Olvass tovább , de biztonságosnak tűnik azt mondani, hogy a nagy áttörések valószínűtlenek az elkövetkező néhány évben.

Az érintés jövője

Még a korai napok a virtuális valóság számára, és még mindig nincs széles körű a fogyasztói igény a haptikus interfészek iránt - de lesz. A virtuális valóság innovációjának hatalmas arany rohanása csak most kezdődik, és valószínű, hogy ezeket a technikákat az elkövetkező években tömegesen továbbfejlesztjük.

Ennek ellenére a jelenlegi technológiák egyike sem tűnik tökéletesnek. Mindegyiknek legalább egy komoly hátránya van, akár az általuk biztosított szenzáció minősége, akár felhasználásuk akadályai szempontjából. Teljesen lehetséges, hogy a VR bemenet esetleges „tökéletes” megoldását még nem találták ki. Ha ez a helyzet, alig várom, hogy meglátogassam, mit fejlesztenek a fejlesztők.

Izgatott vagy a haptikus VR interfészek miatt? Van egy izgalmas termék vagy technológia, amelyet itt nem fedtünk le? Tudassa velünk a megjegyzésekben!

Kép kreditek: Kézi fogás Via Shutterstock útján