Praktek: Bagaimana Teknologi Haptic Akan Membawa Sentuhan ke VR

Iklan

Hampir semua impresif Mengapa Teknologi Realitas Virtual Akan Meniup Pikiran Anda dalam 5 TahunMasa depan realitas virtual mencakup pelacakan kepala, mata dan ekspresi, sentuhan simulasi, dan banyak lagi. Teknologi luar biasa ini akan tersedia untuk Anda dalam 5 tahun atau kurang. Baca lebih banyak Pekerjaan VR yang dilakukan sampai saat ini hanya berfokus pada dua indera: penglihatan dan pendengaran Anda. Itu awal yang baik, dan yang akan memungkinkan banyak pengalaman yang kuat VR Akan Mengubah Pembuatan Film Selamanya: Begini CaranyaRealitas virtual adalah cara baru untuk berkomunikasi dengan penonton Anda, dan banyak orang dengan latar belakang pembuatan film tradisional menemukan kemungkinan yang mengasyikkan. Baca lebih banyak , tetapi tidak lengkap. Untuk benar-benar merendam pengguna dalam lingkungan realitas virtual interaktif, Anda perlu membangun periferal yang sepenuhnya melibatkan indera peraba Anda.

Sayangnya, sentuhan jauh lebih sulit untuk dibodohi daripada penglihatan. Dengan penglihatan, yang harus dilakukan perangkat keras hanyalah menginterupsi sinyal yang mengalir ke mata. Sebaliknya, kulit mencakup sekitar dua meter persegi tubuh Anda dan mengartikulasikan interaksi dua arah yang rumit dengan dunia.

Ini adalah organ yang berusaha ditipu oleh teknologi haptic, dan ini sulit. Ada sejumlah periferal Langkah Selanjutnya dalam Imersi Virtual Reality - Razer Hydra & The OmniSekarang karena Oculus Rift ada di tangan pengembang dan penggemar (baca ulasan saya yang luas tentang Oculus Rift), pekerjaan pada versi konsumen sedang berlangsung. Game baru sedang dikembangkan, sudah ada ... Baca lebih banyak yang ada untuk membantu membangun pencelupan, tetapi tidak ada yang tersedia saat ini memberikan pengalaman haptik yang sangat menarik.

Masalahnya diperburuk karena stimulasi kulit tidak memiliki sejarah panjang penelitian yang dilakukan oleh tampilan optik. Penggunaan pertama layar pemindaian untuk membuat kembali gambar adalah pada tahun 1907, dan butuh peneliti dan insinyur hampir seabad penuh untuk mendapatkan tampilan kecil dan cukup akurat untuk memberikan pengalaman realitas virtual yang bagus. Perjalanan yang setara, untuk sentuhan, baru sekarang dimulai.

Dalam artikel ini, kami akan mengeksplorasi beberapa teknologi yang sedang dikembangkan saat ini yang dapat memberikan rasa sentuhan kepada pengguna VR. Saya telah memberi peringkat pada teknologi berdasarkan kualitas pengalaman yang berpotensi mereka berikan, dan berapa banyak pekerjaan yang diperlukan sebelum dapat dikomersialkan.

Gemuruh

Salah satu cara sederhana untuk memberikan umpan balik kekuatan yang belum sempurna adalah melalui penggunaan motor bergetar sederhana, dari jenis yang ditemukan dalam paket pengontrol videogame modern. Ini mengambil dimensi baru dalam VR, karena mereka dapat mengaitkan frekuensi dan intensitas bergetar tertentu dengan batas-batas objek virtual.

Pengguna bisa merasakan blip kecil ketika mereka menyentuh suatu objek atau elemen UI, dan pulsa yang lebih kuat ketika mereka mengaktifkannya (mirip dengan umpan balik paksa pada layar smartphone modern).

Umpan balik semacam ini juga dapat digunakan untuk menyampaikan tekstur permukaan. Dengan unit umpan balik kekuatan di setiap jari, seperti dalam kasus Glove1, teknologi ini bisa berguna untuk menavigasi antarmuka virtual dengan mata tertutup. Yang mengatakan, teknologi ini memberikan pendekatan fungsional yang sangat sederhana, sentuhan, dan tidak akan pernah menjadi pembangun imersi.

Kulit Geser Haptics

Teknologi geser kulit didasarkan pada fakta yang mengejutkan tentang indera peraba kami, yaitu kami menilai tekanan ringan dan tidak menyakitkan seberapa jauh kulit kita dapat tergelincir (sesuatu yang dapat dengan mudah Anda uji dengan menyentuh dengan lembut suatu titik pada kulit Anda dan menggesernya) jari.

Saat kulit membentang, sensasi tekanan meningkat. Ini berguna, karena geser kulit adalah sesuatu yang mudah direproduksi secara mekanis, dan dapat dilakukan memberikan ilusi tekanan yang berkelanjutan, sesuatu yang tidak mungkin dengan getaran sederhana motor.

Saat ini, implementasi paling maju dari teknologi ini adalah pengendali Taktis Haptics, yang melekat pada sistem kontrol gerak STEM dan menyediakan umpan balik tekanan kasar sebagai respons terhadap interaksi virtual seperti recoil senjata, menggerakkan tongkat melalui material, dan mengayunkan beban virtual di sekitar virtual rantai.

Hasilnya mengejutkan meyakinkan untuk kesederhanaan mekanisme. Mudah membayangkan membangun sarung tangan yang memberikan umpan balik semacam ini dengan lebih presisi, memungkinkan virtual objek memiliki kepadatan, jika bukan soliditas: objek bisa terasa keras, mereka tidak akan bisa menghentikan gerakan tangan pengguna.

Ini merupakan peningkatan besar, meskipun memiliki banyak keterbatasan yang sama dengan teknologi semata-mata sederhana mengelabui indera sentuhan, tetapi itu tidak bisa mengelabui proprioception (rasa intuitif di mana anggota tubuh Anda dan bagaimana mereka bergerak). Bahkan jika kulit pengguna memberi tahu mereka bahwa mereka telah mengenai sesuatu yang solid, otot-otot mereka tahu bahwa tangan mereka dengan lancar bergerak melewatinya.

Armature robot

Ini adalah bagian di mana semuanya mulai menjadi sedikit aneh. Katakanlah teknologi harus mampu menghentikan pengguna dari mendorong tangan mereka melalui benda, untuk menciptakan ilusi soliditas yang lebih menarik. Itu berarti bahwa Anda perlu mengerahkan anggota badan dari beberapa kerangka referensi eksternal.

Cara paling sederhana untuk mencapainya adalah dengan menggunakan robotika, yang melekat pada tubuh Anda atau ke tanah, mencegah gerakannya di luar batas geometri virtual.

Hanya untuk satu tangan (memungkinkan pengguna untuk meraih dan merasakan soliditas objek virtual, yang terlihat seperti ini.

Agak menakutkan, bukan? Ya, ada banyak hal yang tidak bisa dilakukan oleh sarung tangan. Bagaimana jika objek yang Anda sentuh berat? Bagaimana jika itu sesuatu yang solid, seperti dinding, yang perlu menahan gerakan dari bahu dan siku, serta pergelangan tangan dan jari? Nah, maka Anda perlu sesuatu seperti ini:

Situs web cyberglove tidak mencantumkan harga untuk perangkat dalam video di atas, tetapi sistem lain seperti itu mencapai ratusan ribu dolar. Sebagian alasan untuk ini adalah bahwa hanya beberapa organisasi industri dan militer yang benar-benar membeli perangkat ini (dan dalam jumlah yang sangat kecil), yang mendorong kenaikan harga.

Bagian lainnya adalah ini adalah peralatan yang benar-benar mengesankan pada tingkat teknis. Pertimbangkan apa yang diperlukan untuk memberikan pengalaman umpan balik haptic yang meyakinkan dengan menyentuh objek yang solid. Jika pengguna meletakkan tangan mereka ke dinding virtual dan mendorong, sistem harus mendeteksi gerakan, berkonsultasi dengan simulasi untuk menentukan bahwa mereka menyentuh benda padat, kemudian secara fisik (dan lancar) menggerakkan armature untuk menahan gerakan dan mengembalikan tangan pengguna ke posisi semula.

Semua ini perlu diselesaikan sebelum otak dapat mengetahui bahwa gerakan telah dimulai. Itu tantangan teknis yang sangat besar, dan bahkan perangkat keras terbaik saat ini tidak cukup mencapainya dengan sempurna.

Keterbatasan lain di sini, selain dari tantangan mendapatkan biaya produksi ke tingkat yang dapat diterima, ada hubungannya dengan membuat teknologi nyaman. Mengikat diri Anda secara fisik ke dalam armature mekanis yang rumit dan kuat memiliki hambatan psikologis yang besar yang terkait dengannya. Sangat meragukan apakah pengguna akan bersedia untuk menghadapi ketidaknyamanan semacam itu secara teratur, bahkan jika teknologinya cukup canggih untuk memberikan pengalaman yang baik.

Teknologi terdekat yang digunakan untuk digunakan pada tingkat konsumen adalah dalam bentuk perangkat seperti Sentuh Sesuatu yang Tidak Ada - Teknologi Haptic [MakeUseOf Explains]Haptics adalah teknologi sentuhan. Dalam konteks lingkungan virtual, itu berarti bisa menyentuh dan merasakan sesuatu yang benar-benar tidak ada, tetapi itu jelas bukan satu-satunya penggunaannya. Dari... Baca lebih banyak Novint Falcon. Falcon bukan perangkat realitas virtual, mengingat ruang kerjanya hanya beberapa inci - itu kata, itu memberikan presisi tinggi, umpan balik kekuatan tiga sumbu, dan merupakan satu-satunya perangkat pada titik harga konsumen yang melakukannya begitu.

Novint telah bekerja pada exoskeleton berbasis lengan yang disebut Xio untuk sementara waktu, meskipun proyek itu tampaknya dalam limbo untuk saat ini, mengikuti masalah keuangan perusahaan.

Secara potensial, jenis armature ini dapat dibuat lebih sederhana dan lebih murah melalui penggunaan polimer elektroaktif - 'otot' buatan terbuat dari plastik yang berkontraksi sebagai respons terhadap arus listrik, dan umumnya lebih murah dan lebih kompak daripada motor linier yang setara.

Umpan Balik Akustik

Pendekatan yang sepenuhnya independen untuk masalah ini adalah dengan menggunakan grid ultrasound bertahap untuk menciptakan kepadatan pola interferensi di udara, yang didaftarkan oleh kulit sebagai benda padat, dan dapat memberikan aktual perlawanan. Teknologi ini dapat digunakan untuk memproyeksikan objek 3D virtual ke udara yang dapat disentuh pengguna, dengan simpul-simpul gelombang tekanan yang berpotongan menghasilkan kekuatan asli di tangan pengguna.

Pada blush on pertama, ini mungkin tampak sebagai peluru ajaib untuk umpan balik haptic VR. Sayangnya, ada beberapa batasan. Resolusi dibatasi oleh respons frekuensi pembicara, serta jumlah mereka: mampu menjangkau area spasial yang besar belum tentu praktis.

Lebih penting lagi, ada "kebocoran" substansial - energi akustik membentuk simpul-simpul yang tidak disengaja dan semi-node di ruang sekitar tempat pola disengaja sedang dibuat (sesuatu yang bisa Anda lihat minyak). Tekanan yang dihasilkan oleh sistem ini sangat redup: berusaha meningkatkannya hingga volume yang dapat menghasilkan banyak Pound tekanan ke tubuh Anda akan melibatkan sejumlah besar energi dan bisa berbahaya secara fisik pengguna.

Stimulasi Saraf

Terakhir, kami akan mengambil waktu sejenak untuk menyentuh teknologi yang lebih spekulatif. Salah satu cara (beberapa orang akan berpendapat cara terbaik) untuk terlibat dengan indera peraba adalah dengan secara langsung merangsang saraf di lengan, tulang belakang, atau otak pengguna. Dengan melakukan ini, dimungkinkan untuk mengelabui sentuhan, proprioception, seluruh sembilan yard - termasuk sensasi seperti suhu yang mungkin tidak praktis untuk dicapai dengan setelan jas atau robot dinamo. Secara potensial, para ilmuwan dapat melakukan semua ini tanpa memerlukan setelan robot yang rumit atau grid akustik bertahap.

Sudah ada beberapa pekerjaan yang dilakukan di bagian depan ini di bidang kaki palsu, langsung mengetuk ke saraf terputus untuk mengirim sinyal kembali dari sensor di prostesis, untuk menciptakan rasa sintetis sentuh.

Stimulasi otak dapat memberikan umpan balik yang serupa. Masalah mendasar dengan jenis teknologi ini adalah bahwa mereka memerlukan operasi yang cukup invasif untuk dapat menginstal antarmuka saraf - operasi yang sangat berisiko pada orang sehat. Mereka juga cukup kasar dan berbutir kasar, dalam hal ketepatan umpan balik.

Agar ini menjadi praktis sebagai paradigma antarmuka haptic, Anda benar-benar harus bisa mendapatkan resolusi antarmuka elektroda yang lebih halus, dan mengurangi invasif prosedur. Ada beberapa pendekatan di sini, mulai dari nanoteknolog Bagaimana Nanoteknologi Mengubah Masa Depan KedokteranPotensi nanoteknologi belum pernah terjadi sebelumnya. Perakit universal sejati akan mengantar perubahan besar dalam kondisi manusia. Tentu saja, masih ada jalan panjang yang harus ditempuh. Baca lebih banyak y untuk optogenetika Kontrol Otak Dengan Cahaya: Mungkin Dengan OptogenetikaHanya dalam beberapa tahun terakhir, sebuah teknik baru yang disebut "optogenetika" muncul, yang dapat membantu para ilmuwan untuk mengungkap rahasia otak (dan mengobati gangguannya) dengan cara yang sama sekali baru. Baca lebih banyak , tetapi tampaknya aman untuk mengatakan bahwa terobosan besar tidak mungkin dalam beberapa tahun mendatang.

Masa Depan Sentuhan

Ini masih hari-hari awal untuk realitas virtual, dan belum ada permintaan konsumen yang luas untuk antarmuka haptic - tetapi akan ada. Serbuan emas yang sangat besar dari inovasi realitas virtual baru saja dimulai, dan kami cenderung melihat semua teknik ini meningkat secara besar-besaran di tahun-tahun mendatang.

Yang mengatakan, tidak ada teknologi saat ini yang tampak sempurna. Semua dari mereka memiliki setidaknya satu kelemahan serius, baik dalam hal kualitas sensasi yang dapat mereka berikan, atau hambatan untuk penggunaannya. Sangat mungkin bahwa solusi "sempurna" akhirnya untuk input VR belum ditemukan. Jika itu masalahnya, saya ingin sekali melihat apa yang muncul dari pengembang selanjutnya.

Apakah Anda bersemangat untuk antarmuka VR haptic? Apakah ada produk atau teknologi menarik yang tidak kami bahas di sini? Beri tahu kami di komentar!

Kredit Gambar: Menangkap tangan Melalui Shutterstock