免提技术在扩展现实中增加了逼真的触觉

着眼于不远的未来，有些人将大部分或全部工作时间花在扩展现实中，莱斯大学、贝勒医学院和元现实实验室的研究人员找到了一种免提方式，在虚拟环境中提供可信的触觉体验。

虚拟现实(VR)中的用户通常需要手持或手持设备，如触觉控制器或手套，以体验触觉触觉。新的“多感官伪触觉”技术在Advanced Intelligent Systems在线发表的一项开放获取研究中进行了描述，该技术结合了VR耳机的视觉反馈和来自挤压和振动手腕的机械手镯的触觉。

“可穿戴技术设计师希望提供更逼真的虚拟体验，对于触觉，他们在很大程度上试图通过重现我们在操纵物体时触手可及的力量来做到这一点，”该研究的共同作者Marcia O'Malley说，赖斯的Thomas Michael Panos家庭机械工程教授。“这就是为什么今天的可穿戴触觉技术往往体积庞大，会阻碍双手。

O'Malley说，这是一个未来的问题，因为随着人们在虚拟环境中花费更多时间，舒适度将变得越来越重要。

“对于长期佩戴，我们的团队希望开发一种新的范式，”Rice机电一体化和触觉界面实验室负责人O'Malley说。“在手腕处提供可信的触觉反馈，使手和手指保持自由，实现'全天'佩戴，就像我们已经习惯的智能手表一样。”

触觉是指触觉。它包括通过皮肤传达的触觉和肌肉和肌腱的动觉。我们的大脑使用动觉反馈来持续感知我们身体的相对位置和运动，而无需有意识的努力。伪触觉是触觉幻觉，是通过利用大脑如何接收、处理和响应触觉和动觉输入来创建的模拟体验。

“伪触觉并不新鲜，”奥马利说。“视觉和空间错觉已经被研究和使用了20多年。例如，当你移动你的手时，大脑对它应该在哪里有一种动觉，如果你的眼睛看到另一处的手，你的大脑会自动注意到。通过故意制造这些差异，有可能创造出一种触觉错觉，你的大脑将其解释为'我的手碰到了一个物体'。

“伪触觉最有趣的是，你可以在没有硬件阻碍手的情况下创造这些感觉，”她说。

虽然虚拟环境的设计者多年来一直使用伪触觉错觉，但推动这项新研究的问题是：如果视觉驱动的伪触觉幻觉在手腕上通过协调的、免提的触觉来加强，它们能看起来更逼真吗?

埃文·佩赞特(Evan Pezent)曾是奥马利的学生，现在是华盛顿州雷德蒙德市元现实实验室(Meta Reality Labs)的研究科学家，他与奥马利及其同事合作设计和进行了实验，其中伪触觉视觉线索与塔斯比(Tasbi)的协调触觉相结合，塔斯比是Meta之前发明的机械手镯。

Tasbi有一根可以收紧和挤压手腕的电动绳索，以及六个小型振动电机 - 与在手机上提供无声警报的组件相同 - 排列在手腕的顶部，底部和侧面。这些振动的时间和程度以及手镯挤压的时间和强度可以协调，无论是彼此之间还是与用户在虚拟现实中的动作。

在最初的实验中，O'Malley及其同事让用户按下虚拟按钮，这些按钮被编程为模拟不同程度的刚度。研究表明，志愿者能够感觉到四个虚拟按钮中每个按钮的不同程度的僵硬。为了进一步展示系统可以模拟的物理交互范围，该团队随后将其整合到其他九种常见的虚拟交互类型中，包括拉动开关，旋转表盘以及抓取和挤压物体。

“保持双手自由，同时将手腕上的触觉反馈与视觉伪触觉相结合，是一种令人兴奋的新方法，可以在VR中设计引人注目的用户体验，”O'Malley说。“在这里，我们探索了用户对物体刚度的感知，但Evan展示了我们可以通过这种方法实现的各种触觉体验，包括双手交互，如射弓箭，或感知物体的质量和惯性。

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