Hands On How Haptic Technologies porterà il tocco alla realtà virtuale

Quasi tutto l'impressionante Perché la tecnologia della realtà virtuale ti farà esplodere la tua mente tra 5 anni Perché la tecnologia della realtà virtuale ti farà esplodere la tua mente tra 5 anni Il futuro della realtà virtuale include tracciamento di testa, occhi ed espressioni, tocco simulato e molto altro. Queste fantastiche tecnologie saranno disponibili per te in 5 anni o meno. Per saperne di più Il lavoro di VR svolto fino ad oggi si è concentrato su due soli sensi: la vista e l'udito. Questo è un ottimo inizio e uno che consentirà un sacco di potenti esperienze VR è in procinto di cambiare Regia: ecco come la realtà virtuale è in procinto di cambiare Regia cinematografica per sempre: ecco come la realtà virtuale è un nuovo modo di comunicare con il tuo spettatore e molte persone con uno sfondo nel cinema tradizionale trova le possibilità eccitanti. Leggi altro, ma è incompleto. Per immergere completamente gli utenti in ambienti di realtà virtuale interattivi, sarà necessario creare periferiche che coinvolgano pienamente il tuo senso del tatto.

Sfortunatamente, il tatto è molto più difficile da ingannare di quanto lo sia la visione. Con la visione, tutto ciò che l'hardware deve fare è interrompere i segnali che viaggiano verso gli occhi. La pelle, al contrario, copre circa due metri quadrati del tuo corpo e articola complicate interazioni a due vie con il mondo.

Questo è l'organo che la tecnologia tattica sta cercando di ingannare, ed è difficile. Ci sono un certo numero di periferiche The Next Step in Immersion Realtà virtuale - Razer Hydra & The Omni Il passo successivo in Immersion Realtà virtuale - Razer Hydra & The Omni Ora che Oculus Rift è nelle mani di sviluppatori e appassionati (leggi la mia recensione estesa di Oculus Rift), il lavoro sulla versione consumer è ben avviato. Nuovi giochi sono in fase di sviluppo, esistenti ... Leggi di più che esistono per aiutarti a costruire l'immersione, ma nessuno disponibile in questo momento fornisce esperienze tattili davvero coinvolgenti.

Il problema è aggravato dal fatto che la stimolazione cutanea non ha la lunga storia di ricerca che i display ottici fanno. Il primo utilizzo di un display di scansione per ricreare un'immagine era nel 1907, e ci sono voluti ricercatori e ingegneri per quasi un secolo intero per ottenere schermi sufficientemente piccoli e precisi da fornire una buona esperienza di realtà virtuale. Il viaggio equivalente, per il tatto, sta iniziando solo ora.

In questo articolo, esploreremo alcune tecnologie oggi in fase di sviluppo che possono fornire un senso di tocco agli utenti di realtà virtuale. Ho classificato le tecnologie in base alla qualità dell'esperienza che possono potenzialmente fornire e quanto lavoro è necessario prima che possano essere commercializzati.

Rombo

Un modo semplice per fornire un feedback di forza rudimentale è attraverso l'uso di semplici motori a vibrazione, del tipo trovato nei pacchetti rumble dei moderni controller per videogiochi. Questi assumono una nuova dimensione nella VR, in quanto sono in grado di associare specifiche frequenze e intensità vibratorie ai confini degli oggetti virtuali.

Gli utenti potrebbero sentire un piccolo blip quando toccano un oggetto o un elemento dell'interfaccia utente e un impulso più forte quando lo attivano (simile al feedback di forza sugli schermi degli smartphone moderni).

Questo tipo di feedback potrebbe anche essere usato per trasmettere la trama delle superfici. Con un'unità di feedback di forza su ogni dito, come nel caso del Glove1, questa tecnologia potrebbe essere utile per navigare con le interfacce virtuali a occhi chiusi. Detto questo, questa tecnologia fornisce un approccio spartano e funzionale al tatto, e non sarà mai un grande costruttore di immersioni.

Skin Shear Haptics

La tecnologia Skin Shear si basa su un fatto sorprendente sul nostro senso del tatto, che è quello di giudicare principalmente la pressione leggera e non dolorosa dal grado in cui la nostra pelle scivola (qualcosa che puoi facilmente testare toccando delicatamente un punto sulla pelle e facendo scorrere il dito.

Mentre la pelle si allunga, aumenta la sensazione di pressione. Questo è utile, perché il taglio della pelle è qualcosa che è facile da riprodurre meccanicamente e può fornire l'illusione di una pressione sostenuta, qualcosa che non è possibile con un semplice motore a vibrazione.

Al momento, l'implementazione più avanzata di questa tecnologia è il controller Tactical Haptics, che si collega al sistema di controllo del movimento STEM e fornisce un feedback di pressione approssimativa in risposta a interazioni virtuali come il rinculo della pistola, lo spostamento di una bacchetta attraverso un materiale e l'oscillazione di un peso virtuale in giro su una catena virtuale.

I risultati sono sorprendentemente convincenti per la semplicità del meccanismo. È facile immaginare di costruire un guanto che fornisce questo tipo di feedback con maggiore precisione, consentendo agli oggetti virtuali di avere densità, se non solidità: gli oggetti possono sentirsi duri, semplicemente non saranno in grado di fermare il movimento della mano dell'utente.

Questo è un miglioramento importante, sebbene abbia molti degli stessi limiti del semplice rimbombo: la tecnologia pura della pelle può ingannare il senso del tatto, ma non può ingannare la propriocezione (la sensazione intuitiva di dove sono le tue membra e di come si muovono ). Anche se la pelle dell'utente dice loro di aver colpito qualcosa di solido, i loro muscoli sanno che la loro mano si muove fluidamente attraverso di essa.

Armature robotiche

Questa è la parte in cui tutto inizia a diventare un po 'strano. Diciamo che la tecnologia deve essere in grado di impedire agli utenti di spingere le mani attraverso gli oggetti, per creare un'illusione più convincente di solidità. Ciò significa che è necessario esercitare la forza sull'arto da un sistema di riferimento esterno.

Il modo più semplice per ottenerlo è usare la robotica, che si attacca al tuo corpo o al terreno, impedendone il movimento al di fuori dei limiti della geometria virtuale.

Solo per una mano (permettendo all'utente di afferrare e sentire la solidità degli oggetti virtuali, sembra qualcosa del genere.

Un po 'spaventoso, vero? Bene, ci sono un sacco di cose che il guanto non può ancora fare. Cosa succede se l'oggetto che stai toccando è pesante? E se fosse qualcosa di solido, come un muro, che ha bisogno di resistere ai movimenti delle spalle e dei gomiti, così come il polso e le dita? Bene, allora hai bisogno di qualcosa del genere:

Il sito web cyberglove non elenca un prezzo per il dispositivo nel video qui sopra, ma altri sistemi come questo vanno incontro a centinaia di migliaia di dollari. Parte della ragione di ciò è che solo poche organizzazioni industriali e militari acquistano questi dispositivi (e in numeri molto piccoli), il che fa salire il prezzo.

L'altra parte è che si tratta di apparecchiature veramente straordinarie a livello tecnico. Considerare ciò che è necessario per fornire una convincente esperienza di feedback tattile di toccare un oggetto solido. Se l'utente appoggia la propria mano contro un muro virtuale e spinge, il sistema deve rilevare il movimento, consultare la simulazione per determinare che stanno toccando un oggetto solido, quindi fisicamente (e fluidamente) spostare l'armatura per resistere al movimento e restituire il movimento la mano dell'utente nella sua posizione originale.

Tutto ciò deve essere realizzato prima che il cervello possa registrare che il movimento è iniziato. È un'enorme sfida tecnica, e anche il miglior hardware oggi non lo raggiunge perfettamente.

L'altra limitazione qui, a parte le difficoltà di ottenere i costi di produzione a un livello accettabile, ha a che fare con il rendere la tecnologia conveniente. Legandoti letteralmente in un'armatura meccanica elaborata e potente, hai a che fare con considerevoli barriere psicologiche. È dubbio che gli utenti saranno disposti a sopportare regolarmente questo tipo di inconvenienti, anche se la tecnologia è sufficientemente sofisticata da fornire una buona esperienza.

La tecnologia più vicina a cui è stata applicata questa tecnologia è sotto forma di dispositivi come Touch Qualcosa che non c'è - Haptic Technology [MakeUseOf Explains] Tocca qualcosa che non c'è - Haptic Technology [MakeUseOf Explains] Haptics è la tecnologia del tatto. Nel contesto di un ambiente virtuale, significherebbe essere in grado di toccare e sentire qualcosa che letteralmente non c'è, ma questo non è certamente il suo unico uso. Da ... Leggi di più il Novint Falcon. Il Falcon non è un dispositivo di realtà virtuale in quanto tale, dato che il suo spazio di lavoro è una sfera di soli pochi pollici - che ha fornito un'alta precisione, un feedback di forza a tre assi ed è l'unico dispositivo a un prezzo di consumo così fa.

Novint ha lavorato per un po 'su un esoscheletro a braccio chiamato Xio, anche se il progetto sembra essere in un limbo per il momento, a seguito dei problemi finanziari dell'azienda.

Potenzialmente, questo tipo di armature potrebbe essere reso più semplice ed economico attraverso l'uso di polimeri elettroattivi - i "muscoli" artificiali in plastica che si contraggono in risposta alla corrente elettrica, e sono generalmente più economici e più compatti rispetto ai motori lineari equivalenti.

Feedback acustico

Un approccio completamente indipendente al problema consiste nell'utilizzare le griglie a ultrasuoni a fasi per creare modelli di interferenza densi nell'aria, che sono registrati dalla pelle come solida e in grado di fornire una resistenza effettiva. La tecnologia può essere utilizzata per proiettare oggetti 3D virtuali nell'aria che gli utenti possono toccare, con i nodi delle onde di pressione che si intersecano producendo una vera forza sulle mani dell'utente.

A prima vista, questo potrebbe sembrare il mirino magico per il feedback tattile VR. Sfortunatamente, ci sono alcune limitazioni. La risoluzione è limitata dalla risposta in frequenza degli altoparlanti e dal loro numero: la possibilità di coprire una vasta area spaziale non è necessariamente pratica.

Più significativamente, c'è sostanziale “perdita” - l'energia acustica forma nodi e semi-nodi involontari nello spazio intorno al quale si creano modelli intenzionali (qualcosa che puoi vedere nell'olio). Le pressioni prodotte da questo sistema sono molto deboli: tentare di ridurle a volumi che potrebbero esercitare più chili di pressione sul tuo corpo comporterebbe un'enorme quantità di energia e potrebbe essere fisicamente pericolosa per gli utenti.

Stimolazione nervosa

Infine, ci prenderemo un momento per toccare una tecnologia più speculativa. Un modo (alcune persone sostengono il modo migliore) di interagire con il senso del tatto è quello di stimolare direttamente i nervi nelle braccia, nella colonna vertebrale o nel cervello dell'utente. Facendo questo, è possibile ingannare il tatto, la propriocezione, i nove metri interi - comprese sensazioni come la temperatura che potrebbe essere poco pratica da ottenere con un abito o un'armatura robotica. Potenzialmente, gli scienziati potrebbero fare tutto questo senza richiedere ingombranti tute robot o griglie acustiche graduali.

C'è già stato un po 'di lavoro su questo fronte nel campo degli arti protesici, che tocca direttamente i nervi recisi per inviare segnali dai sensori nella protesi, per creare un senso tattile sintetico.

La stimolazione cerebrale può fornire un feedback simile. Il problema di base con questo tipo di tecnologie è che richiedono un intervento chirurgico abbastanza invasivo per poter installare le interfacce nervose - chirurgia che è inaccettabilmente rischiosa nelle persone sane. Sono anche abbastanza grezze e a grana grossa, in termini di precisione del feedback.

Affinché questi siano pratici come paradigmi di interfaccia aptica, è davvero necessario essere in grado di ottenere una risoluzione dell'interfaccia dell'elettrodo molto più fine e ridurre l'invasività della procedura. Ci sono alcuni approcci qui, che vanno dalla nanotecnologia. Come la nanotecnologia sta cambiando il futuro della medicina. Come la nanotecnologia sta cambiando il futuro della medicina Il potenziale per la nanotecnologia non ha precedenti. I veri assemblatori universali introdurranno un profondo cambiamento nella condizione umana. Certo, c'è ancora molta strada da fare. Per saperne di più y optogenetica Brain Control With Light: è possibile con Optogenetics Brain Control With Light: è possibile con l'optogenetica Negli ultimi anni sta emergendo una nuova tecnica chiamata "optogenetica", che può aiutare gli scienziati a svelare i segreti del cervello ( e tratta i suoi disturbi) in un modo completamente nuovo. Per saperne di più, ma sembra sicuro che le scoperte maggiori siano improbabili nei prossimi anni.

Il futuro del tocco

Sono ancora i primi tempi per la realtà virtuale, e non c'è ancora una grande domanda da parte dei consumatori di interfacce aptiche - ma ci sarà. L'enorme corsa all'oro dell'innovazione della realtà virtuale è appena iniziata e probabilmente vedremo tutte queste tecniche massicciamente migliorate negli anni a venire.

Detto questo, nessuna delle tecnologie attuali sembra perfetta. Tutti hanno almeno un serio inconveniente, sia in termini di qualità delle sensazioni che possono fornire, sia in termini di ostacoli al loro utilizzo. È del tutto possibile che l'eventuale “perfezionare” la soluzione per l'ingresso VR non è stata ancora inventata. Se è così, sono ansioso di vedere quali saranno gli sviluppatori futuri.

Sei eccitato per le interfacce VR tattili? C'è un prodotto o una tecnologia eccitante che non abbiamo coperto qui? Fateci sapere nei commenti!

Crediti immagine: cattura a mano Via Shutterstock

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