Hands-On Wie Haptische Technologien der VR etwas Gutes bringen

Fast alle beeindruckenden Gründe, warum Virtual Reality-Technologie Sie in 5 Jahren umhauen wird Warum Virtual-Reality-Technologie Sie in 5 Jahren umhauen wird Die Zukunft von Virtual Reality umfasst die Kopf-, Augen- und Ausdrucksverfolgung, simulierte Berührung und vieles mehr. Diese erstaunlichen Technologien stehen Ihnen in 5 Jahren oder weniger zur Verfügung. Lesen Sie mehr Die bisher durchgeführte VR-Arbeit hat sich auf nur zwei Sinne konzentriert: Ihre Sicht und Ihr Gehör. Dies ist ein großartiger Start und eine, die viele kraftvolle Erlebnisse ermöglichen wird. VR ist dabei, das Filmemachen für immer zu ändern: So ändert sich VR das Filmemachen für immer: Hier ist, wie Virtual Reality eine neue Art der Kommunikation mit dem Zuschauer und vielen Menschen ist Ein Hintergrund im traditionellen Filmemachen finden die Möglichkeiten aufregend. Lesen Sie mehr, aber es ist unvollständig. Um Benutzer vollständig in interaktive Virtual-Reality-Umgebungen eintauchen zu können, ist es erforderlich, Peripheriegeräte zu bauen, die Ihren Tastsinn voll ausspielen.

Leider ist die Berührung viel schwieriger als das Sehen. Bei der Vision muss die Hardware nur Interrupt-Signale für die Augen ausführen. Im Gegensatz dazu deckt die Haut ungefähr zwei Quadratmeter Ihres Körpers ab und artikuliert komplizierte Wechselwirkungen mit der Welt.

Dies ist das Organ, das die haptische Technologie zu betrügen versucht, und es ist schwierig. Es gibt eine Reihe von Peripheriegeräten. Der nächste Schritt in der virtuellen Realität des Eintauchens - Razer Hydra und der Omni Der nächste Schritt in der virtuellen Realität des Eintauchens - Razer Hydra und der Omni Nun, da der Oculus Rift in den Händen von Entwicklern und Enthusiasten ist (lesen Sie meinen ausführlichen Testbericht der Oculus Rift) ist die Arbeit an der Consumer-Version in vollem Gange. Neue Spiele werden entwickelt, es gibt bereits… Lesen Sie mehr, die dazu beitragen, Immersion aufzubauen, aber momentan sind keine verfügbar, die wirklich überzeugende haptische Erfahrungen bieten.

Das Problem wird noch verschlimmert, da die Hautstimulation nicht die lange Geschichte der optischen Anzeigen hat. Die erste Verwendung eines Scan-Displays zum Erstellen eines Bildes erfolgte 1907, und Forscher und Ingenieure brauchten fast ein ganzes Jahrhundert, um Displays so klein und genau zu machen, dass sie ein gutes Erlebnis für virtuelle Realität bieten. Die äquivalente Reise zum Anfassen beginnt erst jetzt.

In diesem Artikel werden wir uns mit einigen Technologien auseinandersetzen, die sich heute in der Entwicklung befinden und den VR-Benutzern einen gewissen Touch vermitteln können. Ich habe die Technologien nach der Qualität der Erfahrung geordnet, die sie möglicherweise bieten können, und nach wie viel Arbeit, bevor sie kommerzialisiert werden können.

Grollen

Eine einfache Möglichkeit, eine rudimentäre Kraftrückmeldung bereitzustellen, besteht in der Verwendung von einfachen Vibrationsmotoren, wie sie in den Rumble-Packs moderner Videospiel-Controller zu finden sind. Diese nehmen im VR eine neue Dimension an, da sie in der Lage sind, den Grenzen virtueller Objekte bestimmte Schwingungsfrequenzen und -intensitäten zuzuordnen.

Benutzer können einen kleinen Schlag wahrnehmen, wenn sie ein Objekt oder ein UI-Element berühren, und einen stärkeren Puls, wenn sie diesen aktivieren (ähnlich wie die Rückmeldung auf modernen Smartphone-Bildschirmen)..

Diese Art von Feedback könnte auch dazu verwendet werden, die Textur von Oberflächen zu vermitteln. Mit einer Force-Feedback-Einheit an jedem Finger, wie im Fall des Glove1, könnte diese Technologie hilfreich sein, um mit geschlossenen Augen durch virtuelle Schnittstellen zu navigieren. Das heißt, diese Technologie bietet einen sehr spartanischen, funktionalen Ansatz für die Berührung und wird nie viel von Immersion Builder sein.

Hautschere-Haptik

Die Scherentechnologie der Haut basiert auf einer überraschenden Tatsache über unseren Tastsinn, nämlich, dass wir den leichten, nicht schmerzhaften Druck in erster Linie daran messen, wie unsere Haut gleitet (etwas, das Sie leicht testen können, indem Sie sanft eine Stelle auf Ihrer Haut berühren.) und schieben Sie den Finger.

Wenn sich die Haut ausdehnt, steigt das Druckgefühl. Dies ist praktisch, da die Hautscherung leicht mechanisch reproduziert werden kann und die Illusion von anhaltendem Druck vermitteln kann, was mit einem einfachen Vibrationsmotor nicht möglich ist.

Derzeit ist die fortschrittlichste Implementierung dieser Technologie der Tactical Haptics-Controller, der an das STEM-Bewegungssteuerungssystem angeschlossen wird und als Reaktion auf virtuelle Interaktionen, wie z. B. einen Pistolenrückstoß, das Bewegen eines Stabes durch ein Material und das Schwingen eines virtuellen Gewichts, eine grobe Druckrückmeldung liefert um eine virtuelle Kette herum.

Die Ergebnisse überzeugen überraschend durch die Einfachheit des Mechanismus. Man kann sich leicht vorstellen, einen Handschuh zu bauen, der diese Art von Feedback präziser bereitstellt, wodurch virtuelle Objekte eine Dichte haben können, wenn nicht sogar Solidität: Objekte fühlen sich hart an, sie können die Bewegung der Hand des Benutzers nicht anhalten.

Dies ist eine bedeutende Verbesserung, obwohl es viele der gleichen Einschränkungen wie die einfache Rumpelhauttechnologie hat, die den Tastsinn täuschen kann, aber sie kann die Propriozeption nicht täuschen (das intuitive Gefühl, wo sich Ihre Gliedmaßen befinden und wie sie sich bewegen ). Selbst wenn die Haut des Benutzers ihnen sagt, dass sie etwas Festes getroffen haben, wissen ihre Muskeln, dass sich ihre Hand flüssig bewegt.

Roboterarmaturen

Dies ist der Teil, an dem alles etwas seltsam wird. Nehmen wir an, die Technologie muss in der Lage sein, Benutzer daran zu hindern, ihre Hände durch Objekte zu drücken, um eine überzeugendere Illusion von Solidität zu erzeugen. Das bedeutet, dass Sie von einem externen Bezugsrahmen aus Kraft auf die Extremität ausüben müssen.

Der einfachste Weg, dies zu erreichen, besteht in der Verwendung von Robotern, die entweder an Ihrem Körper oder am Boden befestigt werden und dessen Bewegung außerhalb der Grenzen der virtuellen Geometrie verhindern.

Für nur eine Hand (damit der Benutzer die Solidität virtueller Objekte erfassen und fühlen kann), sieht das in etwa so aus.

Irgendwie beängstigend, richtig? Nun, es gibt viele Dinge, die der Handschuh immer noch nicht kann. Was ist, wenn das Objekt, das Sie berühren, schwer ist? Was ist, wenn es etwas Festes wie eine Wand ist, das Bewegungen von Schultern und Ellbogen sowie Handgelenk und Fingern widerstehen muss? Nun, dann brauchst du so etwas:

Die Cyberglove-Website listet im obigen Video keinen Preis für das Gerät auf, aber andere Systeme wie das Hunderttausende von Dollars. Ein Grund dafür ist, dass nur wenige industrielle und militärische Organisationen diese Geräte tatsächlich kaufen (und dies in sehr geringen Stückzahlen), was den Preis in die Höhe treibt.

Der andere Teil ist, dass es sich um wirklich beeindruckende technische Geräte handelt. Berücksichtigen Sie, was für ein überzeugendes haptisches Feedback beim Berühren eines festen Objekts erforderlich ist. Wenn der Benutzer seine Hand gegen eine virtuelle Wand lehnt und stößt, muss das System die Bewegung erkennen, mit der Simulation nachfragen, ob sie ein festes Objekt berühren, und dann den Anker physisch (und fließend) bewegen, um der Bewegung zu widerstehen und das Objekt zurückzukehren Hand des Benutzers in seine ursprüngliche Position.

All dies muss geschehen, bevor das Gehirn feststellen kann, dass die Bewegung begonnen hat. Das ist eine enorme technische Herausforderung, und selbst die beste Hardware von heute schafft es nicht ganz.

Die andere Einschränkung hier, abgesehen von den Herausforderungen, die Herstellungskosten auf ein akzeptables Niveau zu senken, hat mit der Bequemlichkeit der Technologie zu tun. Wenn Sie sich buchstäblich in eine ausgefeilte und leistungsstarke mechanische Armatur einspannen, sind damit erhebliche psychologische Barrieren verbunden. Es ist zweifelhaft, ob Benutzer bereit sind, diese Art von Unannehmlichkeiten regelmäßig zu ertragen, selbst wenn die Technologie so ausgereift ist, dass sie ein gutes Erlebnis bietet.

Die Technologie, die diese Technologie auf der Konsumentenebene am ehesten einsetzen kann, liegt in der Form von Geräten wie Touch Etwas, das nicht da ist - Haptic Technology [MakeUseOf Explains] Berühren Sie etwas, das nicht da ist - Haptic Technology [MakeUseOf Explains] Haptics die Technologie der Berührung. Im Kontext einer virtuellen Umgebung würde es bedeuten, etwas berühren und fühlen zu können, das buchstäblich nicht vorhanden ist. Dies ist jedoch sicherlich nicht der einzige Zweck. Von… Lesen Sie mehr der Novint Falcon. Der Falcon ist kein Virtual-Reality-Gerät an sich, da sein Arbeitsbereich eine Kugel mit einem Durchmesser von nur wenigen Zentimetern ist. Das heißt, es bietet eine hohe Präzision und dreiachsige Kraftrückkopplung und ist das einzige Gerät zu einem Verbraucherpreis das tut so.

Novint arbeitet seit einiger Zeit an einem Exoskelett mit Armauflage namens Xio, obwohl dieses Projekt nach den finanziellen Problemen des Unternehmens vorerst in der Schwebe zu sein scheint.

Potentiell könnten diese Arten von Armaturen durch die Verwendung elektroaktiver Polymere einfacher und billiger gemacht werden - künstliche "Muskeln" aus Kunststoffen, die sich als Reaktion auf elektrischen Strom zusammenziehen und im Allgemeinen billiger und kompakter sind als vergleichbare Linearmotoren.

Akustisches Feedback

Ein völlig unabhängiger Ansatz für das Problem besteht in der Verwendung von stufenweisen Ultraschallgittern, um dichte Interferenzmuster in der Luft zu erzeugen, die von der Haut als fest registriert werden und einen tatsächlichen Widerstand bieten können. Die Technologie kann verwendet werden, um virtuelle 3D-Objekte in die Luft zu projizieren, die der Benutzer berühren kann, wobei die Knoten sich kreuzender Druckwellen echte Kraft auf die Hände des Benutzers ausüben.

Auf den ersten Blick scheint dies die magische Kugel für VR-haptisches Feedback zu sein. Leider gibt es einige Einschränkungen. Die Auflösung ist durch den Frequenzgang der Lautsprecher sowie deren Anzahl begrenzt: Die Möglichkeit, einen großen räumlichen Bereich abzudecken, ist nicht unbedingt praktisch.

Noch wichtiger ist, dass es beträchtlich ist “Leckage” - Akustische Energie bildet ungewollte Knoten und Halbknoten in dem Raum, in dem beabsichtigte Muster erzeugt werden (etwas, das Sie im Öl sehen können). Der Druck, der durch dieses System erzeugt wird, ist sehr schwach: Wenn Sie versuchen, sie auf ein Volumen zu erhöhen, das mehrere Pfund Druck auf Ihren Körper ausüben könnte, wäre dies eine enorme Menge an Energie und könnte für Benutzer physisch gefährlich sein.

Nervenstimulation

Schließlich brauchen wir einen Moment, um uns mit einer spekulativeren Technologie auseinanderzusetzen. Eine Möglichkeit (einige Leute würden den ultimativen Weg argumentieren), um mit dem Tastsinn zu interagieren, besteht darin, die Nerven in Armen, Wirbelsäule oder Gehirn des Benutzers direkt zu stimulieren. Auf diese Weise ist es möglich, Berührung, Propriozeption, die gesamten neun Meter zu täuschen - einschließlich Empfindungen wie Temperaturen, die mit einem Anzug oder einer Roboterarmatur möglicherweise nicht zu erreichen sind. Möglicherweise könnten die Wissenschaftler dies alles tun, ohne die umständlichen Roboteranzüge oder die gestuften akustischen Gitter zu benötigen.

Auf diesem Gebiet wurden bereits einige Arbeiten auf dem Gebiet der prothetischen Gliedmaßen durchgeführt, indem direkt auf abgetrennte Nerven eingegriffen wurde, um Signale von Sensoren in der Prothese zurückzusenden, um ein synthetisches Tastgefühl zu erzeugen.

Eine Gehirnstimulation kann eine ähnliche Rückmeldung geben. Das grundlegende Problem bei diesen Arten von Technologien ist, dass sie eine ziemlich invasive Operation erfordern, um die Nervenschnittstellen installieren zu können - eine Operation, die bei gesunden Menschen inakzeptabel riskant ist. Sie sind auch ziemlich grobkörnig und grobkörnig, was die Präzision des Feedbacks angeht.

Damit sie als haptisches Schnittstellenparadigma praktisch sind, müssen Sie die Auflösung der Elektrodenschnittstelle viel feiner einstellen und die Invasivität des Verfahrens reduzieren können. Hier gibt es einige Ansätze, die von der Nanotechnologie reichen. Wie Nanotechnologie die Zukunft der Medizin verändert Wie Nanotechnologie die Zukunft der Medizin verändert Das Potenzial der Nanotechnologie ist beispiellos. Echte Universalmonteure werden eine tiefgreifende Veränderung der menschlichen Situation einleiten. Natürlich ist es noch ein weiter Weg. Weitere Informationen zur Optogenetik Gehirnsteuerung mit Licht: Mit Optogenetik ist es möglich Gehirnsteuerung mit Licht: Mit Optogenetik ist es möglich In den letzten Jahren hat sich eine neue Technik namens "Optogenetik" entwickelt, die Wissenschaftlern dabei helfen kann, die Geheimnisse des Gehirns zu enträtseln ( und behandeln seine Störungen) auf eine völlig neue Weise. Lesen Sie mehr, aber es scheint sicher zu sein, dass wichtige Durchbrüche in den nächsten Jahren unwahrscheinlich sind.

Die Zukunft der Berührung

Die virtuelle Realität steht noch am Anfang, und die Nachfrage der Verbraucher nach haptischen Schnittstellen ist noch nicht groß - aber es wird eine geben. Der enorme Goldrausch der Virtual-Reality-Innovationen beginnt erst jetzt, und wir werden wahrscheinlich alle diese Techniken in den kommenden Jahren massiv verbessern.

Allerdings scheint keine der aktuellen Technologien perfekt zu sein. Alle haben mindestens einen gravierenden Nachteil, entweder in Bezug auf die Qualität der Empfindung, die sie bieten können, oder auf die Hindernisse für ihre Verwendung. Es ist durchaus möglich, dass dies möglich ist “perfekt” Lösung für VR-Eingang wurde noch nicht erfunden. Wenn das der Fall ist, bin ich gespannt, was die Entwickler als nächstes erwarten.

Freuen Sie sich auf haptische VR-Schnittstellen? Gibt es ein aufregendes Produkt oder eine Technologie, die wir hier nicht behandelt haben? Lass es uns in den Kommentaren wissen!

Bildnachweise: Handfang über Shutterstock

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