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这款全新的虚拟现实手套让您抓取数字物体

了解 VR 手套技术如何通过模拟触觉来增强虚拟现实系统,从而实现对数字物体的操控。

作者:Bill Andrews
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VR 手套正在使用中。图片来源:Song et al. 2019 Scientific Reports 9:8988

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我们柔软的人类大脑非常容易被欺骗。无论是 视觉错觉 还是更 高级的欺骗手段,都不需要太多就能利用我们大脑的弱点。但这也正是虚拟现实 (VR) 系统之所以能够有效地将我们带入数字世界的原因。而有了最新开发的 VR 手套,这种效果可能很快就会比以往任何时候都更好。

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韩国一支工程师团队设计了这款新设备,它的功能几乎名副其实:一款轻便灵活的手套,能够有效地模拟操控数字物体的感觉。相关细节今天刊登在 Scientific Reports 上,作者们在其中描述了使用这款手套在数字领域操控“虚拟之手”。这不仅是电子游戏和新奇玩具的一大进步,对更严肃的技术也是如此。

简直太棒了

VR 手套 并非全新的技术,但它们主要侧重于将动作转化为数字指令。而让信息流向反方向——即用户可以“感觉”到他们的数字环境——仍然是一项更受限的技术,它 通常侧重于传输质感。这已经很酷了,但这款新手套实际上能将虚拟物体的形状细节传递给用户的手指。

像大多数此类手套一样,这款 VR 手套使用传感器来告诉计算机虚拟之手应该去哪里,并使用执行器为(真实)用户的手提供某种感觉。传感器利用 压电 技术,这种材料在受到挤压时会产生电荷。将它们衬在手套内,手指的每一次弯曲和摆动都会产生可测量的电脉冲,软件可以将其转换为对虚拟之手的指令。

(图片来源:Song et al. 2019 Scientific Reports 9:8988)

Song et al. 2019 Scientific Reports 9:8988

但作者们花了最多时间描述的是 VR 手套中的执行器,因为它们是专门为此项目开发的。每个执行器基本上是一个被薄硅胶外壳包裹的扁平小气泡。通过使用电流改变硅胶的形状,研究人员可以迫使内部的空气进入一个“弹出”的更紧的空间。改变信号可以改变气泡的高度,而且它们几乎可以瞬间开启和关闭。

这听起来可能没什么大不了的,但那个小气泡是关键。将其放在 VR 手套的指尖,用户的手就会突然被欺骗,以为自己正在触摸或握住某样东西。

伸出援手

作者们测试了他们的 VR 手套,这款手套重约零点三磅(略高于一个棒球),是在计算机棋盘上针对一个虚拟骑士——尽管作者们实际上称之为“棋子马”。测试取得了成功;当用户的手合拢握住数字物体时,手套的执行器通过适当地膨胀到真实的手指上来模拟其物理尺寸。用户不仅能感受到骑士的形状,还能拿起并握住它,证明了执行器可以在一段时间内保持令人信服的“开启”状态。

虽然这是一个很棒的进步,但我们还没有达到 头号玩家 的水平。这款原型手套只能覆盖手的三根手指,每根手指只有一个执行器(这是可以理解的,因为它们的直径超过半英寸)。目前还无法感受到雕塑的精细细节。但增加手套的灵敏度应该会在此基础上逐步实现,并建立在已开发的技术之上。

正如作者们谦虚地所说,“我们预计我们开发的手套将通过与各种 VR 软件链接而得到多种用途。” 无论它有助于使学习软件更具沉浸感,虚拟科学实验更具信息量,甚至是让电子游戏更逼真,这种 VR 手套可能都会是未来愚弄我们大脑的首选方式。

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