Kako će haptičke tehnologije donijeti dodir VR-u

Gotovo sva impresivna Zašto tehnologija virtualne stvarnosti razbuktava vaš razum za 5 godina zašto će tehnologija virtualne stvarnosti raznijeti svoj um za 5 godina Budućnost virtualne stvarnosti uključuje praćenje glave, očiju i izraza, simulirano dodirivanje i još mnogo toga. Ove nevjerojatne tehnologije bit će vam dostupne za 5 ili manje godina. Dosadašnji VR rad usredotočen je na samo dva osjetila: vid i sluh. To je sjajan početak i onaj koji će omogućiti puno snažnih iskustava VR će se zauvijek promijeniti filmsko stvaranje: Evo kako se VR sprema promijeniti zauvijek filmsko stvaranje: Evo kako je virtualna stvarnost novi način komunikacije sa svojim gledateljem i mnogim ljudima s pozadina u tradicionalnom filmskom stvaranju pronalaze mogućnosti uzbudljive. , ali je nepotpuno. Da biste u potpunosti uronili korisnike u interaktivna okruženja virtualne stvarnosti, bit će potrebno izgraditi periferne uređaje koji u potpunosti utječu na vaš osjećaj dodira..

Nažalost, dodir je mnogo teže smisliti za glupost nego što je vid. S vizijom, sve što hardver treba učiniti je prekid signala koji putuju u oči. Koža, nasuprot tome, pokriva oko dva kvadratna metra vašeg tijela i artikulira komplicirane dvosmjerne interakcije sa svijetom.

To je organ koji haptička tehnologija pokušava izigrati, i to je teško. Slijedeći je niz perifernih uređaja Sljedeći korak uranjanja u virtualnu stvarnost - Razer Hydra & Omni Sljedeći korak u uranjanju u virtualnu stvarnost - Razer Hydra i Omni Sada kada je Oculus Rift u rukama programera i entuzijasta (pročitajte moju opsežnu recenziju Oculus Rift) rad na verziji za potrošače je u tijeku. Razvijaju se nove igre, postoje ... postoje koje pomažu u izgradnji uranjanja, ali nijedna trenutno ne pruža zaista uvjerljiva 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, a istraživačima i inženjerima trebalo je gotovo cijelo stoljeće da prikažu male i točne ekrane kako bi pružili 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 je rada potrebno 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 kad ga aktiviraju (slično povratnoj sili na modernim zaslonima pametnih telefona).

Ova vrsta povratnih informacija mogla bi se koristiti i za prenošenje teksture površina. S jedinicom za povratnu informaciju 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 ugrađivača.

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 po stupnju kojim naša koža klizi okolo (nešto što lako možete testirati laganim dodirivanjem mjesta na vašoj koži i klizi prstom.

Kako se koža rasteže, osjećaj pritiska raste. Ovo je prikladno, jer je smicanje kože nešto mehanički reproducirati, a može stvoriti privid postojanog pritiska, nešto što nije moguće jednostavnim vibrirajućim motorom.

Trenutno je najnaprednija primjena ove tehnologije kontroler Tactical Haptics, koji se priključuje na STEM sustav upravljanja kretanjem i pruža grubu povratnu povratnu reakciju pritiska kao odgovor na virtualne interakcije poput povlačenja pištolja, pomicanja štapa kroz materijal i prebacivanja virtualne težine na virtualnom lancu.

Rezultati su iznenađujuće uvjerljivi zbog jednostavnosti mehanizma. Lako je zamisliti izgradnju rukavica koje pružaju takvu vrstu povratnih informacija s preciznijom, omogućujući virtualnim objektima gustoću, ako ne i čvrstinu: predmeti se mogu osjećati tvrdo, jednostavno neće moći zaustaviti pokret ruku korisnika.

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

Robotske armature

Ovo je dio u kojem sve počinje pomalo čudno. Recimo da tehnologija mora biti u mogućnosti zaustaviti korisnike da guraju ruke kroz predmete, kako bi se stvorila uvjerljivija iluzija čvrstoće. To znači da trebate pritisnuti ud na neki vanjski referentni okvir.

Najjednostavniji način da to postignete je upotreba robotike, koja se pričvršćuje na vaše tijelo ili na tlo, 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 to 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 stranica 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. Razmotrite 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 pokret, savjetovati se sa simulacijom kako bi utvrdio da li dodiruje čvrsti predmet, a zatim fizički (i fluidno) pomaknuti armaturu kako bi se odupro kretanju i vratio ruku korisnika u izvornom položaju.

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 boriti sa takvim vrstama neugodnosti, čak i ako je tehnologija dovoljno sofisticirana da pruži dobro iskustvo.

Najbliža primjena ove tehnologije na potrošačkoj razini je u obliku uređaja kao što je Dodirnite nešto što nema - Haptic Technology [TouchUseOf Explains] Dodirnite nešto što nema - Haptic Technology [MakeUseOf Explains] Haptics is 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. Od ... Novinovog sokola. Falcon nije uređaj virtualne stvarnosti, s obzirom na to da je njegov radni prostor sfera samo nekoliko centimetara - što kaže, on pruža visoku preciznost, povratnu povratnu snagu u tri osi i jedini je uređaj na mjestu potrošačke cijene to čini 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, nakon financijskih problema tvrtke.

Potencijalno bi se ove vrste armatura mogle pojednostaviti i jeftinije uporabom elektroaktivnih polimera - umjetnih 'mišića' izrađenih 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 interferencijskih obrazaca u zraku, koje koža registrira kao čvrste i mogu pružiti stvarni otpor. Tehnologija se može koristiti za projiciranje virtualnih 3D objekata u zrak koje korisnici mogu dodirivati, pri čemu čvorovi presijecanih tlačnih valova proizvode istinsku silu na rukama korisnika.

Na prvi pogled ovo može izgledati kao čarobni metak 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.

Još značajnije, postoje značajne “propuštanje” - akustična energija formira nenamjerne čvorove i polu-čvorove u prostoru oko kojeg se stvaraju namjerni obrasci (nešto što možete vidjeti u ulju). Pritisci koje proizvodi ovaj sustav su vrlo slabi: pokušaj da ih smanjite u količinu koja može izvršiti više kilograma pritiska na vaše tijelo uložio bi ogromnu količinu energije i mogao biti fizički opasan za korisnike.

Stimulacija živaca

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

Na ovom frontu već je učinjeno nešto na polju protetskih udova, izravno urezujući u isječene živce kako bi se signali vraćali sa senzora u protezu kako bi se stvorio sintetički osjećaj dodira.

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 sirovi i grubozrnati, u pogledu preciznosti povratnih informacija.

Da bi ovo bilo praktično kao paptigma haptičkog sučelja, zaista trebate biti u mogućnosti postići rezoluciju elektrode sučelja znatno preciznijom i smanjiti invazivnost postupka. Ovdje postoji nekoliko pristupa, u rasponu od nanotehnologije Kako nanotehnologija mijenja budućnost medicine Kako nanotehnologija mijenja budućnost medicine Potencijal za nanotehnologiju je bez presedana. Pravi univerzalni monteri montirat će duboke promjene u ljudskom stanju. Naravno, još je dug put. y na optogenetiku Kontrola mozga svjetlom: Moguće je s optogenetikom Kontrola mozga svjetlom: Moguća je optogenetika Tijekom samo nekoliko posljednjih godina pojavila se nova tehnika nazvana "optogenetika" koja će znanstvenicima pomoći da otkriju tajne mozga (i liječe ih) njegovi poremećaji) na posve nov način. , ali čini se sigurnim reći da su veliki pomaci malo vjerojatni u sljedećih nekoliko godina.

Budućnost dodira

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

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 je moguće “savršen” rješenje za VR ulaz još nije pronađeno. Ako je to slučaj, s nestrpljenjem ću vidjeti što programeri slijede sljedeće.

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

Slikovni krediti: Ručno uhvatiti Via Shutterstock