Rokasgrāmata: Kā Haptic Technologies piesaistīs VR

Reklāma

Gandrīz visi iespaidīgi Kāpēc virtuālās realitātes tehnoloģija piepūš jūsu prātu 5 gadu laikāVirtuālās realitātes nākotne ietver galvas, acu un izteiksmes izsekošanu, simulētu pieskārienu un daudz ko citu. Šīs apbrīnojamās tehnoloģijas jums būs pieejamas pēc 5 vai mazāk gadiem. Lasīt vairāk Līdz šim paveiktais VR darbs ir vērsts tikai uz divām maņām: redzi un dzirdi. Tas ir lielisks sākums, un tas ļaus daudz spēcīga pieredze VR gatavojas uz visiem laikiem mainīt filmu veidošanu: lūk, kāVirtuālā realitāte ir jauns veids, kā sazināties ar savu skatītāju, un daudzi cilvēki ar tradicionālās filmas veidošanas pieredzi atrod aizraujošas iespējas. Lasīt vairāk , bet tas ir nepilnīgs. Lai pilnībā iegremdētu lietotājus interaktīvās virtuālās realitātes vidēs, būs jāveido perifērijas ierīces, kas pilnībā piesaista jūsu pieskāriena sajūtu.

Diemžēl pieskārienu ir daudz grūtāk muļķot nekā redzi. Ar redzi viss aparatūras uzdevums ir pārtraukt signālus, kas brauc uz acīm. Turpretī āda aptver apmēram divus kvadrātmetrus jūsu ķermeņa un atspoguļo sarežģītu divvirzienu mijiedarbību ar pasauli.

Tas ir orgāns, kuru mēģina viltot haptiskās tehnoloģijas, un tas ir grūti. Tur ir vairākas perifērijas ierīces Nākamais solis virtuālās realitātes iegremdēšanā - Razer Hydra & The OmniTagad, kad Oculus Rift ir izstrādātāju un entuziastu rokās (lasiet manu plašo Oculus Rift pārskatu), darbs pie patērētāja versijas ir labi iesākts. Tiek izstrādātas jaunas spēles, tiek ... Lasīt vairāk kas pastāv, lai palīdzētu veidot iegremdēšanu, taču šobrīd neviens no tiem nesniedz patiešām pārliecinošu haptisko pieredzi.

Problēma vēl vairāk pasliktinās, jo ādas stimulēšanai nav senas pētījumu vēstures, ko veic optiskie displeji. Pirmais skenējošā displeja attēls attēla atjaunošanai tika izmantots 1907. gadā, un tas prasīja pētniekus un inženierus gandrīz pilns gadsimts, lai displeji būtu pietiekami mazi un precīzi, lai nodrošinātu labu virtuālās realitātes pieredzi. Līdzvērtīgs ceļojums, kas paredzēts pieskārieniem, ir sācies tikai tagad.

Šajā rakstā mēs izpētīsim dažas mūsdienu attīstības tehnoloģijas, kas VR lietotājiem var sniegt zināmu pieskāriena sajūtu. Es klasificēju tehnoloģijas pēc to pieredzes kvalitātes, ko tās potenciāli var sniegt, un pēc tā, cik daudz darba ir nepieciešams, pirms tās var pārdot.

Dārdoņa

Viens vienkāršs veids, kā sniegt rudimentāru spēku atgriezenisko saiti, ir, izmantojot vienkāršus vibrējošus motorus, tādus, kādi atrodami moderno videospēļu kontrolieru dārdoņa pakotnēs. Šie VR iegūst jaunu dimensiju, jo tie var saistīt noteiktas vibrācijas frekvences un intensitāti ar virtuālo objektu robežām.

Lietotāji varēja sajust nelielu mirkšķināšanu, kad pieskaras objektam vai lietotāja interfeisa elementam, un spēcīgāku impulsu, kad tie tiek aktivizēti (līdzīgi kā atgriezeniskā saite mūsdienu viedtālruņu ekrānos).

Šāda veida atsauksmes varētu izmantot arī virsmu faktūras nodošanai. Ar katra pirksta spēka atgriezenisko saiti, tāpat kā Glove1 gadījumā, šī tehnoloģija varētu būt noderīga, lai naviģētu virtuālajās saskarnēs ar aizvērtām acīm. Tomēr šī tehnoloģija nodrošina ļoti spartaku, funkcionālu pieeju pieskārienam un tā nekad nebūs daudz iegremdējoša.

Ādas nobīdes taktika

Ādas nobīdes tehnoloģijas pamatā ir pārsteidzošs fakts par mūsu pieskāriena sajūtu, proti, ka mēs galvenokārt vērtējam vieglu, nesāpīgu spiedienu pēc pakāpes, kādā mūsu āda slīd apkārt (kaut ko jūs varat viegli pārbaudīt, viegli pieskaroties kādai vietai uz ādas un slīdot pirksts.

Kad āda izstiepjas, spiediena sajūta palielinās. Tas ir parocīgi, jo ādas nobīde ir kaut kas tāds, ko ir viegli reproducēt mehāniski un ko tas ir iespējams sniegt ilgstoša spiediena ilūziju, kaut ko tādu, kas nav iespējams ar vienkāršu vibrēšanu motors.

Šobrīd vismodernākais šīs tehnoloģijas ieviešana ir Tactical Haptics kontrolieris, kas piestiprinās kustības vadības sistēmai STEM un nodrošina rupjas atsauksmes par spiedienu, reaģējot uz virtuālām mijiedarbībām, piemēram, ieroča atsitienu, nūjiņas pārvietošanu caur materiālu un virtuāla svara šūpošanos uz virtuāla ķēde.

Rezultāti ir pārsteidzoši pārliecinoši par mehānisma vienkāršību. Ir viegli iedomāties, ka tiks izveidots cimds, kas šāda veida atsauksmes sniedz precīzāk, ļaujot virtuāli objektiem ir blīvums, ja ne stabilitāte: objekti var justies grūti, viņi vienkārši nespēs apturēt lietotāja roka.

Tas ir būtisks uzlabojums, kaut arī tam ir daudz tādu pašu ierobežojumu kā vienkāršai dārdoņai - ādas milzīgo tehnoloģiju var muļķot pieskāriena sajūtu, bet tas nevar maldināt pareģošanu (intuitīvā izpratne par to, kur atrodas jūsu ekstremitātes un kā tās ir pārvietojas). Pat ja lietotāja āda viņiem saka, ka viņi ir iesituši kaut ko cietu, viņu muskuļi zina, ka viņu roka tekoši pārvietojas pa to.

Robotu armatūra

Šajā vietā tas viss sāk kļūt mazliet dīvaini. Pieņemsim, ka šai tehnoloģijai ir jāspēj neļaut lietotājiem izspiest rokas caur objektiem, lai radītu pārliecinošāku izturības ilūziju. Tas nozīmē, ka jums jāpieliek spēks ekstremitātei no kāda ārējā atskaites ietvara.

Vienkāršākais veids, kā to panākt, ir izmantot robotiku, kas piestiprinās vai nu pie ķermeņa, vai pie zemes, novēršot tā kustību ārpus virtuālās ģeometrijas robežām.

Kaut tikai roka (ļaujot lietotājam satvert un sajust virtuālo objektu stabilitāti), tas izskatās kaut kas līdzīgs.

Diezgan bailīgi, vai ne? Nu, ir daudz lietu, kuras cimds joprojām nevar darīt. Ko darīt, ja objekts, kuru jūs pieskaraties, ir smags? Ko darīt, ja tas ir kaut kas ciets, piemēram, siena, kam jāattur kustības no pleciem un elkoņiem, kā arī no plaukstas un pirkstiem? Tad jums ir nepieciešams kaut kas līdzīgs šim:

Kibernovela vietnē nav parādīta ierīces cena, kas atrodas iepriekš redzamajā videoklipā, taču citas sistēmas, piemēram, tā, nonāk līdz simtiem tūkstošu dolāru. Daļējs iemesls tam ir tas, ka tikai dažas rūpniecības un militārās organizācijas faktiski pērk šīs ierīces (un ļoti mazā skaitā), kas palielina cenu.

Otra daļa ir tāda, ka šīs ir patiesi iespaidīgas iekārtas tehniskā līmenī. Apsveriet, kas nepieciešams, lai nodrošinātu pārliecinošu haptisku atgriezenisko saiti, pieskaroties cietam objektam. Ja lietotājs atliec roku pret virtuālo sienu un nospiež, sistēmai ir jāatrod kustība, jākonsultējas ar simulāciju, lai noteiktu, ka pieskaras cietam priekšmetam, pēc tam fiziski (un plūstoši) pārvieto armatūru, lai pretotos kustībai un atgriezītu lietotāja roku sākotnējā stāvoklī.

Tas viss ir jāpaveic, pirms smadzenes var reģistrēt, ka kustība ir sākusies. Tas ir milzīgs tehnisks izaicinājums, un pat vislabākā aparatūra to šodien to īsti nespēj sasniegt.

Cits ierobežojums šeit, izņemot izaicinājumus samazināt ražošanas izmaksas līdz pieņemamam līmenim, ir saistīts ar tehnoloģijas ērtāku padarīšanu. Burtiski sevi iepludinot sarežģītā un spēcīgā mehāniskā armatūrā, ar to ir saistītas būtiskas psiholoģiskas barjeras. Ir apšaubāmi, vai lietotāji vēlēsies regulāri samierināties ar šāda veida neērtībām, pat ja tehnoloģija ir pietiekami sarežģīta, lai nodrošinātu labu pieredzi.

Vistuvāk šī tehnoloģija, ko patērētāji var izmantot, ir šāda veida: tādas ierīces kā Pieskarieties kaut kam tādam, kas tur nav - haptic tehnoloģija [MakeUseOf Explains]Haptika ir pieskāriena tehnoloģija. Virtuālās vides kontekstā tas nozīmētu iespēju pieskarties un sajust kaut ko tādu, kas burtiski tur nepastāv, bet tas noteikti nav tā vienīgais pielietojums. No ... Lasīt vairāk novembra piekūns. Pūķis kā tāda nav virtuālās realitātes ierīce, ņemot vērā, ka tā darba telpa ir tikai dažu collu sfēra - ka teikts, ka tas nodrošina augstu precizitāti, trīs asu spēka atgriezenisko saiti, un tā ir vienīgā ierīce patērētāja cenu punktā tātad.

Novint kādu laiku strādā pie ieročiem balstīta eksoskeleta, ko sauc par Xio, lai gan šķiet, ka šis projekts pagaidām ir noniecināts, sekojot uzņēmuma finansiālajām nepatikšanām.

Potenciāli šāda veida armatūru varētu padarīt vienkāršāku un lētāku, izmantojot elektroaktīvus polimērus - mākslīgos “muskuļus”. izgatavoti no plastmasas, kas saraujas, reaģējot uz elektrisko strāvu, un parasti ir lētāki un kompakti nekā līdzvērtīgi lineārie motori.

Akustiskās atsauksmes

Pilnīgi neatkarīga pieeja problēmai ir fāzu ultraskaņas režģu izmantošana, lai izveidotu blīvu traucējumus gaisā, ko āda reģistrē kā cietus un kas var nodrošināt faktiskus pretestība. Šo tehnoloģiju var izmantot, lai projektētu gaisā virtuālus 3D objektus, kuriem lietotāji var pieskarties, un kad krustojošie spiediena viļņi rada patiesu spēku uz lietotāja rokām.

Pirmajā sarkt var šķist, ka tā ir maģiskā aizzīme VR haptisko atgriezenisko saiti. Diemžēl ir daži ierobežojumi. Izšķirtspēju ierobežo skaļruņu frekvences reakcija, kā arī to skaits: spēja aptvert lielu telpisko laukumu nebūt nav praktiska.

Vēl nozīmīgāk ir būtiska “noplūde” - akustiskā enerģija veido netīšus mezglus un daļēji mezgli telpā, kur tiek veidoti tīši raksti (kaut kas tajā redzams) eļļa). Šīs sistēmas radītais spiediens ir ļoti vājš: mēģinot tos palielināt līdz apjomam, kas varētu radīt daudzkārtīgu spiedienu mārciņu spiediens uz jūsu ķermeni prasīs milzīgu enerģijas daudzumu un var būt fiziski bīstams lietotājiem.

Nervu stimulēšana

Visbeidzot, mēs veltīsim laiku, lai apskatītu spekulatīvāku tehnoloģiju. Viens no veidiem (daži cilvēki uzskata, ka galīgais veids ir) iesaistīties pieskāriena sajūtā ir tieši stimulējot nervus lietotāja rokās, mugurkaulā vai smadzenēs. Šādi rīkojoties, ir iespējams apmānīt pieskārienu, labvēlīgu attieksmi pret visiem deviņiem jardiem, ieskaitot tādas sajūtas kā temperatūra, ko var nebūt praktiski sasniegt ar uzvalku vai robotizētu armatūru. Potenciāli zinātnieki to visu varētu darīt, neprasot apgrūtinošus robotu uzvalkus vai fāzētus akustiskos režģus.

Šajā priekšpusē protezēšanas ekstremitāšu jomā jau ir veikts kāds darbs, tieši pieskaroties sadalītos nervos, lai nosūtītu signālus no sensoriem protezēs, lai radītu sintētisku sajūtu pieskarties.

Smadzeņu stimulācija var sniegt līdzīgu atgriezenisko saiti. Šāda veida tehnoloģiju pamatproblēma ir tā, ka tām ir nepieciešama diezgan invazīva operācija, lai varētu uzstādīt nervu saskarnes - operācija, kas veseliem cilvēkiem ir nepieņemami riskanta. Atsauksmju precizitātes ziņā tie ir arī diezgan rupji un rupji graudaini.

Lai tās būtu praktiskas kā haptiskas saskarnes paradigma, jums tiešām jāspēj panākt daudz smalkāka elektrodu saskarnes izšķirtspēja un samazināt procedūras invazivitāti. Šeit ir dažas pieejas, sākot no nanotehnologs Kā nanotehnoloģijas maina medicīnas nākotniNanotehnoloģiju potenciāls ir nepieredzēts. Īsti universālie montētāji ļaus dziļi mainīt cilvēka stāvokli. Protams, vēl tāls ceļš ejams. Lasīt vairāk y līdz optoģenētika Smadzeņu kontrole ar gaismu: tas ir iespējams ar optoģenētikuTikai dažu pēdējo gadu laikā ir parādījusies jauna tehnika, kuras nosaukums ir “optoģenētika”, un tā var palīdzēt zinātniekiem pilnīgi jaunā veidā atklāt smadzeņu noslēpumus (un ārstēt to traucējumus). Lasīt vairāk , bet, šķiet, var droši apgalvot, ka lielāki sasniegumi tuvāko gadu laikā ir maz ticami.

Pieskāriena nākotne

Joprojām ir agrīnas virtuālās realitātes dienas, un vēl nav plaša patērētāju pieprasījuma pēc haptiskām saskarnēm, taču tādas būs. Virtuālās realitātes inovāciju milzīgais zelta uzplaiksnījums tikai tagad sākas, un mēs domājams, ka nākamajos gados visi šie paņēmieni tiks ievērojami uzlaboti.

Neviena no pašreizējām tehnoloģijām nešķiet perfekta. Viņiem visiem ir vismaz viens nopietns trūkums - vai nu pēc sajūtu kvalitātes, ko tie var sniegt, vai ar šķēršļiem to izmantošanai. Pilnīgi iespējams, ka potenciālais “ideālais” risinājums VR ievadei vēl nav izgudrots. Ja tas tā ir, es ar nepacietību gribu redzēt, ko izstrādātāji nāks klajā ar nākamo.

Vai jūs satraukti par haptiskām VR saskarnēm? Vai ir kāds aizraujošs produkts vai tehnoloģija, ko mēs šeit neaptvērām? Paziņojiet mums komentāros!

Attēlu kredīti: Rokas nozveja Caur Shutterstock