Pratik: Dokunsal Teknolojiler VR'ye Nasıl Dokunacak?

İlan

Hemen hemen hepsi etkileyici Sanal Gerçeklik Teknolojisi Neden 5 Yılda Aklınızı Uçurur?Sanal gerçekliğin geleceği kafa, göz ve ifade takibi, simüle edilmiş dokunma ve çok daha fazlasını içerir. Bu şaşırtıcı teknolojiler 5 yıl veya daha kısa sürede kullanılabilir olacak. Daha fazla oku Bugüne kadar yapılan VR çalışmaları sadece iki duyuya odaklanmıştır: görme ve işitme. Bu harika bir başlangıç ​​ve çok sayıda güçlü deneyimler VR Film Yapımını Sonsuza Kadar Değiştirmek Üzere: İşte NasılSanal gerçeklik, izleyicinizle iletişim kurmanın yeni bir yoludur ve geleneksel film yapımında geçmişi olan birçok insan olanakları heyecan verici bulmaktadır. Daha fazla oku , ancak eksik. Kullanıcıları etkileşimli sanal gerçeklik ortamlarına tam olarak dahil etmek için, dokunma hissinizi tamamen meşgul eden çevre birimleri oluşturmak gerekir.

Ne yazık ki, dokunmak kandırmak vizyondan çok daha zordur. Görme ile, donanımın tek yapması gereken gözlere giden kesinti sinyalleridir. Aksine, cilt vücudunuzun yaklaşık iki metrekaresini kaplar ve dünya ile karmaşık iki yönlü etkileşimleri ifade eder.

Haptik teknolojinin kandırmaya çalıştığı organdır ve zordur. Var bir dizi çevre birimi Daldırma Sanal Gerçekliğinde Sonraki Adım - Razer Hydra ve OmniArtık Oculus Rift, geliştiricilerin ve meraklıların elinde (Oculus Rift hakkındaki kapsamlı incelememi okuyun) olduğuna göre, tüketici versiyonu üzerinde çalışmalar devam ediyor. Yeni oyunlar geliştiriliyor, mevcut ... Daha fazla oku Bu daldırma inşa etmeye yardımcı olmak için var, ancak şu anda mevcut hiçbiri gerçekten zorlayıcı dokunsal deneyimler sunmuyor.

Cilt stimülasyonunun optik ekranların yaptığı uzun bir araştırma geçmişine sahip olmaması nedeniyle sorun daha da kötüleşmiştir. Bir görüntüyü yeniden oluşturmak için tarama ekranının ilk kullanımı 1907'de yapıldı ve araştırmacılar ve mühendisler aldı iyi bir sanal gerçeklik deneyimi sağlayacak kadar küçük ve doğru görüntüler elde etmek için neredeyse tam bir yüzyıl. Eşdeğer yolculuk, dokunma için, şimdi başlıyor.

Bu makalede, bugün VR geliştiricilerine dokunma hissi verebilecek bazı geliştirme teknolojilerini araştıracağız. Teknolojileri, potansiyel olarak sağlayabilecekleri deneyim kalitesine ve ticarileştirilmeden önce ne kadar çalışmaya ihtiyaç duyduklarına göre sıraladım.

gümbürtü

Temel kuvvet geribildirimi sağlamanın basit bir yolu, modern video oyunu denetleyicilerinin gürültülü paketlerinde bulunan basit titreşimli motorların kullanılmasıdır. Bunlar, VR'de yeni bir boyut alır, çünkü belirli titreşim frekanslarını ve yoğunluklarını sanal nesnelerin sınırları ile ilişkilendirebilirler.

Kullanıcılar bir nesneye veya bir UI öğesine dokunduğunda küçük bir bip hissi ve etkinleştirdiklerinde daha güçlü bir darbe hissedebilirler (modern akıllı telefon ekranlarındaki zor geri bildirime benzer).

Bu tür geri bildirimler yüzeylerin dokusunu iletmek için de kullanılabilir. Glove1 örneğinde olduğu gibi her parmağınızdaki bir kuvvet geri besleme birimi ile bu teknoloji, gözleriniz kapalıyken sanal arayüzlerde gezinmek için yararlı olabilir. Bununla birlikte, bu teknoloji dokunmaya çok spartan, fonksiyonel bir yaklaşım sağlar ve asla daldırma yapıcısı olmayacaktır.

Cilt Kesme Haptikleri

Cilt kesme teknolojisi, dokunma duyumuz hakkında şaşırtıcı bir gerçeğe dayanıyor, bu da öncelikle hafif, ağrısız baskıyı değerlendiriyoruz. cildimizin kayma derecesi ile (cildinizdeki bir noktaya hafifçe dokunarak ve parmak.

Cilt uzadıkça basınç hissi artar. Bu kullanışlıdır, çünkü cilt kesme mekanik olarak çoğaltılması kolay bir şeydir ve basit bir titreşimle mümkün olmayan bir şey olan sürekli basınç yanılsamasını sağlayın motor.

Şu anda, bu teknolojinin en gelişmiş uygulaması, STEM hareket kontrol sistemine bağlanan ve sağlayan Taktik Haptikler denetleyicisidir. topun geri tepmesi, bir değnek bir malzemenin içinde hareket ettirilmesi ve sanal bir ağırlığın sanal üzerinde sallanması gibi sanal etkileşimlere yanıt olarak kaba baskı geribildirimi Zincir.

Sonuçlar, mekanizmanın sadeliği için şaşırtıcı derecede ikna edicidir. Bu tür geri bildirimleri daha hassas bir şekilde sağlayan ve sanallığa izin veren bir eldiven oluşturmayı hayal etmek kolaydır nesneler yoğunluğa sahip olmasalar bile, yoğunluğa sahip olurlar: nesneler kendini zor hissedebilirler, sadece nesnenin hareketini durduramazlar. kullanıcının eli.

Basit gürleme ile aynı sınırlamalara sahip olmasına rağmen, bu büyük bir gelişmedir - cilt sırf teknolojisi dokunma duygusunu kandıramaz, ama propriyosepsiyonu (uzuvlarınızın nerede olduğu ve nasıl olduklarının sezgisel duygusu) kandıramaz hareketli). Kullanıcının cildi onlara sağlam bir şeye vurduklarını söylese bile, kasları ellerinin akıcı bir şekilde hareket ettiğini bilir.

Robotik Armatürler

Bu, her şeyin biraz garip olmaya başladığı kısım. Diyelim ki, teknolojinin daha çekici bir sağlamlık yanılsaması yaratmak için kullanıcıların ellerini nesnelerden itmesini engelleyebilmesi gerekiyor. Bu, dış referans çerçevesinden uzuv üzerinde kuvvet uygulamanız gerektiği anlamına gelir.

Bunu başarmanın en basit yolu, vücudunuza veya yere bağlanan ve hareketini sanal geometrinin sınırları dışında engelleyen robotik kullanmaktır.

Sadece bir el için (kullanıcının sanal nesnelerin sağlamlığını yakalamasına ve hissetmesine izin verir, bu böyle bir şey gibi görünür.

Çok korkutucu, değil mi? Eldivenin hala yapamayacağı birçok şey var. Ya dokunduğunuz nesne ağırsa? Omuz ve dirseklerin yanı sıra bilek ve parmakların hareketlerine direnmesi gereken bir duvar gibi sağlam bir şeyse ne olur? O zaman böyle bir şeye ihtiyacınız var:

Cyberglove web sitesi, yukarıdaki videodaki cihaz için bir fiyat listelemez, ancak bunun gibi diğer sistemler yüz binlerce dolar olarak çalışır. Bunun bir nedeni, sadece birkaç sanayi ve askeri kuruluşun aslında bu cihazları (ve çok az sayıda) satın alması ve fiyatı artırmasıdır.

Diğer kısım, bunların teknik düzeyde gerçekten etkileyici ekipman parçaları olmasıdır. Katı bir nesneye dokunmak için ikna edici bir dokunsal geribildirim deneyimi sağlamak için neyin gerekli olduğunu düşünün. Kullanıcı elini sanal bir duvara yaslar ve iterse, sistem hareketi tespit etmeli, simülasyonu kontrol etmelidir. sağlam bir nesneye dokunuyorsa, harekete direnmek ve kullanıcının elini orijinal konumuna geri getirmek için armatürü fiziksel olarak (ve akıcı bir şekilde) hareket ettirin.

Bütün bunlar, beyin hareketin başladığını kaydetmeden önce yapılmalıdır. Bu muazzam bir teknik zorluk ve bugünün en iyi donanımı bile mükemmel bir şekilde başaramıyor.

Buradaki diğer sınırlama, üretim maliyetlerini kabul edilebilir bir seviyeye indirmenin zorluklarının yanı sıra, teknolojiyi uygun hale getirmekle ilgilidir. Kelimenin tam anlamıyla kendinizi ayrıntılı ve güçlü bir mekanik armatüre bağlamak, onunla ilişkili önemli bir psikolojik engele sahiptir. Teknoloji iyi bir deneyim sağlayacak kadar sofistike olsa bile, kullanıcıların düzenli olarak bu tür rahatsızlıklara katlanmak isteyip istemedikleri şüphelidir.

Bu teknoloji tüketici düzeyinde konuşlandırılmaya en yakın olan şu şekildedir: gibi cihazlar Orada Olmayan Bir Şeye Dokunun - Haptic Technology [MakeUseOf Explains]Haptikler dokunma teknolojisidir. Sanal bir ortam bağlamında, kelimenin tam anlamıyla orada olmayan bir şeye dokunabilmek ve hissetmek demek olabilir, ancak bu kesinlikle tek kullanımı değildir. Gönderen ... Daha fazla oku Novint Falcon. Falcon, çalışma alanının sadece birkaç inç çapında bir küre olduğu göz önüne alındığında, bir sanal gerçeklik cihazı değildir. yüksek hassasiyetli, üç eksenli kuvvet geri beslemesi sağladığını ve tüketici fiyat noktasında yer alan tek cihaz olduğunu söyledi. yani.

Novint, bir süredir Xio adında kol tabanlı bir dış iskelet üzerinde çalışıyor, ancak bu proje şirketin finansal sıkıntılarını takiben şimdilik belirsiz görünüyor.

Potansiyel olarak, bu tür armatürler elektroaktif polimerlerin (yapay 'kaslar') kullanımı ile daha basit ve daha ucuz hale getirilebilir elektrik akımına yanıt olarak büzülen ve genellikle eşdeğer lineer motorlardan daha ucuz ve daha kompakt olan plastikten yapılmıştır.

Akustik Geribildirim

Soruna tamamen bağımsız bir yaklaşım, yoğun oluşturmak için aşamalı ultrason ızgaraları kullanmaktır cilt tarafından katı olarak kaydedilen ve gerçek sağlayabilen havadaki girişim desenleri direnç. Teknoloji, kesişen basınç dalgalarının düğümleri kullanıcının ellerinde gerçek bir güç üreten kullanıcıların sanal olarak 3D nesnelerini dokunabileceği havaya yansıtmak için kullanılabilir.

İlk bakışta, bu VR haptik geribildirimi için sihirli mermi gibi görünebilir. Ne yazık ki, bazı sınırlamalar var. Çözünürlük, hoparlörlerin frekans yanıtı ve bunların sayısı ile sınırlıdır: geniş bir uzamsal alanı kapsayabilmek pratik olmak zorunda değildir.

Daha da önemlisi, önemli bir “sızıntı” var - akustik enerji yanlışlıkla düğümler oluşturur ve kasıtlı modellerin yaratıldığı boşluktaki yarı düğümler (içinde görebileceğiniz bir şey) yağ). Bu sistem tarafından üretilen baskılar çok soluktur: onları çoklu baskı uygulayabilecek hacimlere kadar ölçeklendirmeye çalışmak Vücudunuzdaki baskı kiloları muazzam miktarda enerji içerir ve fiziksel olarak tehlikeli olabilir. kullanıcılar.

Sinir Stimülasyonu

Son olarak, biraz daha spekülatif bir teknolojiye değineceğiz. Dokunma hissi ile meşgul olmanın bir yolu (bazı insanlar nihai yolu tartışır), kullanıcının kollarındaki, omurgadaki veya beynindeki sinirleri doğrudan uyarmaktır. Bunu yaparak, bir takım elbise veya robotik armatürle elde etmek için pratik olmayan sıcaklık gibi duyumlar da dahil olmak üzere, dokuz metrenin tamamını dokunmak, propriyosepsiyonu kandırmak mümkündür. Potansiyel olarak, bilim adamları tüm bunları hantal robot kıyafetlerine veya aşamalı akustik ızgaralara ihtiyaç duymadan yapabilirler.

Protez uzuvlar alanında bu cephede doğrudan dokunarak yapılmış bazı çalışmalar zaten var protezdeki sensörlerden sinyalleri geri göndermek, sentetik bir his yaratmak için kopmuş sinirlere dokunma.

Beyin stimülasyonu benzer geri bildirim sağlayabilir. Bu tür teknolojilerle ilgili temel sorun, sinir arayüzlerini (sağlıklı insanlarda kabul edilemez derecede riskli olan) kurabilmek için oldukça invaziv cerrahi gerektirmeleri. Ayrıca, geri bildirimin kesinliği açısından oldukça kaba ve kaba tanelidir.

Bunların dokunsal bir arayüz paradigması olarak pratik olabilmesi için elektrot arayüzünün çözünürlüğünü çok daha hassas hale getirmeniz ve prosedürün invazivliğini azaltmanız gerekir. Burada birkaç yaklaşım var, nanotechnolog Nanoteknoloji Tıbbın Geleceğini Nasıl Değiştiriyor?Nanoteknoloji potansiyeli benzeri görülmemiş. Gerçek evrensel toplayıcılar insanlık durumunda derin bir değişime yol açacaktır. Tabii ki, daha gidilecek çok yol var. Daha fazla oku y-e optogenetics Işıkla Beyin Kontrolü: Optogenetik ile MümkünSadece son birkaç yılda, bilim adamlarının beynin sırlarını çözmelerine (ve bozukluklarını tedavi etmelerine) tamamen yeni bir şekilde yardımcı olabilecek "optogenetik" adlı yeni bir teknik ortaya çıkıyor. Daha fazla oku , ancak önümüzdeki birkaç yıl içinde büyük atılımların olası olmadığını söylemek güvenli görünüyor.

Dokunuşun Geleceği

Sanal gerçeklik için hala ilk günler ve dokunsal arayüzler için henüz geniş tüketici talebi yok - ama olacak. Sanal gerçeklik inovasyonunun muazzam altın akışı şimdi başlıyor ve önümüzdeki yıllarda tüm bu tekniklerin büyük ölçüde iyileştiğini görüyoruz.

Bununla birlikte, mevcut teknolojilerin hiçbiri mükemmel görünmüyor. Hepsinin, sağlayabilecekleri duyum kalitesi veya kullanımlarının önündeki engeller açısından en az bir ciddi dezavantajı vardır. VR girişine ilişkin nihai “mükemmel” çözümün henüz icat edilmemesi tamamen mümkündür. Durum buysa, geliştiricilerin bir sonraki adımlarını nasıl bulduğunu görmek isterim.

Dokunsal VR arayüzleri için heyecanlı mısınız? Burada ele almadığımız heyecan verici bir ürün veya teknoloji var mı? Yorumlarda bize bildirin!

Resim Kredileri: El tutma Shutterstock ile