從觸覺手套到觸覺衣 如何在VR和AR中更好實(shí)現(xiàn)haptic？

　　在AR或VR的背景下，我們有很多方法來感測用戶的運(yùn)動(dòng)、并反饋到系統(tǒng)中。我們可以利用用戶身上的運(yùn)動(dòng)傳感器、或者外部照相機(jī)、或反射光束。

　　連接并控制一臺(tái)機(jī)器，我們需要聯(lián)網(wǎng)手套，甚至新的Myo armband。然而，當(dāng)涉及到觸摸虛擬、或遠(yuǎn)程可視化對(duì)象，從而獲得準(zhǔn)確的感官反饋，讓指尖感觸到其形狀、質(zhì)地、壓力反應(yīng)等特點(diǎn)，這就需要把握我們的手指如何工作的各個(gè)基本面。

　　遠(yuǎn)程醫(yī)療已經(jīng)被廣泛研究，但其原理也是適用于AR和VR的。

　　當(dāng)我們用我們的手指去探索一個(gè)物體的剛度、阻尼、質(zhì)地、滯后及其他特點(diǎn)時(shí)，我們會(huì)緊握其表面，并用兩個(gè)主要類別的傳感器來收集相關(guān)的數(shù)據(jù)。第一是動(dòng)覺，這是指在四肢感應(yīng)到的基本幾何形狀和壓力數(shù)據(jù)(例如位置，關(guān)節(jié)的速度和致動(dòng)力)。第二類是觸覺，同時(shí)使用皮膚和皮下傳感器。

　　在醫(yī)療系統(tǒng)中，遠(yuǎn)程觸覺系統(tǒng)(RHS)包括一個(gè)遠(yuǎn)程機(jī)械手用來探索動(dòng)作、一個(gè)觸覺感知通道用來向操作器返回信息。動(dòng)覺、觸覺信息均需要被傳達(dá)并顯示。心理學(xué)證明，如果觸覺信息缺失、那么觸覺辨別能力也會(huì)顯著降低。

　　這當(dāng)然是有道理的，因?yàn)槲覀冃枰軌蚋叻直媛实娜ァ案杏X”我們的觸摸。但是精確的傳感比你想象的更難實(shí)現(xiàn)，更別提在指尖來重現(xiàn)它。這就是說，一些有趣的技術(shù)，像“超觸覺”和“Shock-suit”這樣的，可能會(huì)激發(fā)一些靈感。

　　與此同時(shí)，研究人員開始利用一點(diǎn)心理學(xué)知識(shí)，來消除真實(shí)世界和感測世界之間的差距。他們推測：

　　“區(qū)分觸摸對(duì)象柔軟度所需要的一大部分觸覺信息，被包含在接觸物接觸面上的接觸力中，或者手指在物體上增加壓力時(shí)接觸面的擴(kuò)展率中?！?/p>

　　他們稱這種關(guān)系為接觸面積擴(kuò)展率(CASR)，雖然表達(dá)不完善，這種擴(kuò)展可能是一個(gè)觸摸完整傳感的替代者。研究人員隨后開始調(diào)查以觸覺數(shù)據(jù)的簡化形式來傳達(dá)足夠信息的可能性：

　　“…柔軟度的分辨很讓人滿意，能用于實(shí)際應(yīng)用?！?/p>

　　為了證明了推測，該團(tuán)隊(duì)為壓電(壓阻也行)材料的每側(cè)都涂覆了金屬導(dǎo)電層(metallic conductive)，并跨導(dǎo)電層放置合適的儀器來測量其電壓：分別為電荷放大器或惠斯登電橋和差分放大器(圖1)。

　　圖1：研究人員發(fā)現(xiàn)，用相對(duì)簡單的技術(shù)來獲得足夠的觸覺信息，去控制觸覺顯示器或反饋機(jī)制是可行的。(在本案例中用兩面都涂有金屬導(dǎo)體的壓電材料層)

　　被測量信號(hào)包括兩個(gè)隨時(shí)間變化的模擬信號(hào)(力和接觸的面積)，來對(duì)應(yīng)需要在時(shí)間和空間域被同時(shí)采樣的隨時(shí)間變化的壓力的空間分布情況。經(jīng)過眾多學(xué)科的直接和心理實(shí)驗(yàn)后，研究小組證實(shí)設(shè)備能提供足夠的信息來控制觸覺顯示。

　　以下展示一些業(yè)界先驅(qū)產(chǎn)品：

　　Teslasuit：全身觸覺反饋套件

　　用于更具交互性的VR體驗(yàn)的Teslasuit是一個(gè)全身觸覺外套，唯一美中不足的是，它是使用電信號(hào)刺激肌肉或皮膚表面來提供反饋。

　　圖2：在VR、甚至是AR中都很難完全復(fù)制人的感覺。Teslasuit是一個(gè)Kickstarter的項(xiàng)目，使用微型電極編織的材料編織來刺激肌肉?；旧鲜怯|電的感覺。

　　作為一個(gè)Kickstarter項(xiàng)目Teslasuit曾籌到一些錢，但在2月份還是取消了。也許讓用戶觸電并不是最好的方式。