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在VR里,亲手触摸到虚拟物体是怎样的体验?

在VR里,亲手触摸到虚拟物体是怎样的体验?

发布时间:2019-11-13 14:12:09     阅读:(4992)

头戴式显示器显示傻瓜视觉,但处理傻瓜触摸,这是许多虚拟现实设备的尴尬。

如果你是第一次玩虚拟现实设备,在戴上你的头并看到逼真的图像后,你会下意识地伸出手去摸几次?当手伸出来时,发现它可以穿过虚拟物体。视觉和触觉被分开,沉浸感立刻被打破。

通常,只有在您拿起带有位置跟踪功能的手柄后,才能与虚拟对象交互。由于其成熟的技术和性价比,手柄现在是虚拟现实设备的主流交互模式。然而,手柄并不是最简单、最直观和最自然的——你想够到一个物体多少次,需要大脑将动作代码转换成“按下手柄上的一个键”。

在沉浸式虚拟环境中,这是最自然的没有大脑运动的交互模式。

深圳的一家初创公司德克斯塔机器人公司正朝着这个方向发展。Dexta robotics成立于2014年,将机器人技术和动作捕捉技术相结合,创造了一种便携式无线力反馈手套dexmo。

2019年6月,经过两年多的测试和改进,力反馈手套dexmo enterprise edition正式发布。

触觉可以分为动觉和触觉,动觉让人感觉物体的形状、重量和硬度,触觉让人感觉物体的质地、粗糙度和温度。虽然dexmo的名字是力反馈手套,但它的触觉反馈版本也能提供一些触觉。

在外表上,德克斯莫看起来像科幻电影中怪物的爪子。这些“爪子”实际上是机械外骨骼,负责收集手指运动数据并提供力反馈。

机械外骨骼是一种穿在人体上的设备,它可以给人体额外的力量或能力,比如让腿有残疾的人自己上楼。Dexmo将机械外骨骼的概念应用于力反馈手套。

整个装置佩戴简单。主结构(主控制器)用一根大带子固定在手掌上。手指结构通过钩环(力反馈形式)或指套(触觉反馈形式)附着到相应的指尖。当指尖移动时,机械外骨骼也随之移动。

例如,当你佩戴dexmo时,伸手去拿一个坚硬的物体(如石头)会感觉到机械外骨骼的牵引,这样你的手就会停留在虚拟石头的表面,感受到石头的形状和硬度。

你不仅能感觉到橡胶鸡的形状,还能感觉到捏它后的反弹力。

当你把手指放在水龙头下时,你可以感觉到水滴的向下冲击。

Dexmo的触觉反馈版本也可以模拟一定程度的触摸,比如触摸玻璃、木头和砂纸,可以感觉到光滑、粗糙和颗粒状的纹理。

为了达到上述效果,dexmo需要首先捕捉手部运动的数据,然后根据这些数据模拟力的大小和方向。这两个部分对应的技术模块是“手部动作捕捉”和“力反馈”。

十一个运动捕捉传感器集成到dexmo旋转关节和力反馈单元中(每个手指一个)。这意味着dexmo可以捕获11个自由度,包括拇指的3个自由度(旋转、扩张和弯曲)和其余四个手指的2个自由度(扩张和弯曲)。

在用户戴上dexmo手套并开始移动后,传感器将把捕获的运动数据传输到上位机。计算机将数据输入到虚拟空间中的3d手模型中,以保持模型和真实手同步移动。

换句话说,dexmo在用户当前进入的虚拟空间中为他们创建了一双虚拟手。现实世界中用户的所有手部动作都将映射到虚拟手。

一旦虚拟手与虚拟物体碰撞,计算机将计算应该产生的实际力(包括矢量方向和大小),然后向力反馈单元发出指令。此时,力反馈单元中的电机将计算输出,然后输出可变大小的力反馈。

简而言之,是外骨骼结构通过施加反向力来固定手指。就像在现实世界中一样,当手指触摸一个实体时,它会被固定在它的表面。

值得一提的是,当用户触摸诸如橡胶鸡的柔性物体时,力反馈单元最初输出相对较小的力,并且易于挤压。随着物体变形,力反馈单元输出的力将变得更大且更难挤压,直到用户的手停止在某个位置。

德克斯塔机器人公司的首席执行官顾小池告诉平西,德克斯莫是唯一一个能够在类似现有产品中实现灵活反馈的公司。

除了力反馈之外,dexmo还可以提供一定程度的触觉反馈,即如上所述,触摸玻璃、木材和砂纸可以感觉到光滑、粗糙和粒状的纹理。顾晓池表示,dexmo上的触觉反馈类似于iphone上的虚拟按键,不同的振动波形由线性振动电机输出,以模拟不同表面的触感。目前,dexmo有五种基本波形。通过排列和组合,可以获得不同的触感。

动作捕捉、力反馈和触觉反馈的特性使dexmo能够模拟真实的动觉和触觉,这可以帮助用户完成难以处理的精细动作。

“我们已经了解到,一些B端的客户现在觉得只有手柄的虚拟现实设备是玩具,他们需要能够执行精细动作的交互工具。”顾小池叫平西去玩。

德克斯莫企业版已经正式量产。汽车制造是德克斯莫应用的主要领域,奥迪、福特、丰田、本田等汽车企业都是其客户。Dexta robotics告诉pingwest,一些汽车公司正在使用dexmo来培训新员工学习如何安装线束,这样工人的动作就可以在虚拟培训中得到准确的反映,手指可以灵活地用来学习操作程序,在正式开始生产之前可以进行及时的评估,以确保工人达到规范要求。

除了工人培训,dexmo还可以用来改进车辆设计流程。汽车设计师可以在虚拟现实中实时接触新设计和检测想法,而不是制作昂贵耗时的物理原型。

除汽车企业外,dexmo还被航空航天、大学、医院等机构采用。例如,机舱紧急逃生训练、目视操作和装配机械。

为了方便b端客户的使用,dexmo提供sdk(应用程序接口),支持unity和ue4平台,并拥有手动交互的物理引擎。企业和开发人员可以通过交互模块构建自己的应用程序。

除了B端的客户,pingwest Pinto还独家获悉三大vr耳机制造商(htc、oculus、sony)中的两家已经与dexta robotics有过多次接触,预计将来会看到dexmo的集成。也许用不了多久dexmo不仅可以在b端专业操作场景中扮演角色,还可以用于娱乐游戏,如vr打麻将。

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