Hands On: In che modo Haptic Technologies porterà tocco alla realtà virtuale

Annuncio pubblicitario

Quasi tutto il degno di nota Perché la tecnologia della realtà virtuale ti lascerà a bocca aperta in 5 anniIl futuro della realtà virtuale include il monitoraggio della testa, degli occhi e delle espressioni, il tocco simulato e molto altro. Queste incredibili tecnologie saranno disponibili tra 5 anni o meno. Leggi di più Il lavoro VR svolto fino ad oggi si è concentrato solo su due sensi: la vista e l'udito. È un ottimo inizio, e ciò consentirà moltissimo esperienze potenti La realtà virtuale sta per cambiare il cinema per sempre: ecco comeLa realtà virtuale è un nuovo modo di comunicare con il tuo spettatore e molte persone con un background nel cinema tradizionale trovano interessanti le possibilità. Leggi di più , ma è incompleto. Per immergere completamente gli utenti in ambienti di realtà virtuale interattiva, sarà necessario costruire periferiche che coinvolgano pienamente il tuo senso del tatto.

Sfortunatamente, il tatto è un senso molto più difficile da ingannare della visione. Con la visione, tutto l'hardware deve fare è interrompere i segnali che viaggiano verso gli occhi. La pelle, al contrario, copre circa due metri quadrati del tuo corpo e articola complicate interazioni bidirezionali con il mondo.

Questo è l'organo che la tecnologia aptica sta cercando di ingannare, ed è difficile. Ci sono un numero di periferiche Il prossimo passo nella realtà virtuale dell'immersione: Razer Hydra e The OmniOra che Oculus Rift è nelle mani di sviluppatori e appassionati (leggi la mia ampia recensione di Oculus Rift), il lavoro sulla versione consumer è ben avviato. Nuovi giochi in fase di sviluppo, esistenti ... Leggi di più che esistono per aiutare a costruire l'immersione, ma nessuno disponibile al momento fornisce esperienze tattili davvero avvincenti.

Il problema è aggravato dal fatto che la stimolazione cutanea non ha una lunga storia di ricerca svolta dai display ottici. Il primo utilizzo di un display a scansione per ricreare un'immagine è stato nel 1907 e ha richiesto ricercatori e ingegneri quasi un secolo intero per ottenere schermi abbastanza piccoli e precisi da offrire una buona esperienza di realtà virtuale. Il viaggio equivalente, per tocco, sta iniziando solo ora.

In questo articolo, esploreremo alcune tecnologie in fase di sviluppo che possono fornire un senso del tatto agli utenti di realtà virtuale. Ho classificato le tecnologie in base alla qualità dell'esperienza che possono potenzialmente fornire e alla quantità di lavoro necessaria prima che possano essere commercializzate.

Rombo

Un modo semplice per fornire un feedback rudimentale della forza è attraverso l'uso di semplici motori a vibrazione, del tipo che si trova nei brividi dei moderni controller di videogiochi. Questi assumono una nuova dimensione in VR, in quanto sono in grado di associare frequenze e intensità vibranti specifiche ai confini degli oggetti virtuali.

Gli utenti potrebbero sentire un piccolo bip quando toccano un oggetto o un elemento dell'interfaccia utente e un impulso più forte quando lo attivano (simile al feedback forzato sui moderni schermi degli smartphone).

Questo tipo di feedback potrebbe anche essere usato per trasmettere la trama delle superfici. Con un'unità di retroazione della forza su ciascun dito, come nel caso di Glove1, questa tecnologia potrebbe essere utile per navigare nelle interfacce virtuali con gli occhi chiusi. Detto questo, questa tecnologia offre un approccio molto spartano e funzionale al tatto, e non sarà mai un grande costruttore di immersioni.

Skin Shear Haptics

La tecnologia di taglio della pelle si basa su un fatto sorprendente sul nostro senso del tatto, ovvero che giudichiamo principalmente la pressione leggera e non dolorosa dal grado in cui la nostra pelle scivola (qualcosa che puoi facilmente testare toccando delicatamente un punto sulla pelle e facendolo scorrere dito.

Mentre la pelle si allunga, la sensazione di pressione aumenta. Questo è utile, perché il taglio della pelle è qualcosa che è facile da riprodurre meccanicamente e può fornire l'illusione di una pressione prolungata, qualcosa che non è possibile con una semplice vibrazione il motore.

Al momento, l'implementazione più avanzata di questa tecnologia è il controller Tactical Haptics, che si collega al sistema di controllo del movimento STEM e fornisce feedback di pressione approssimativa in risposta a interazioni virtuali come il rinculo della pistola, lo spostamento di una bacchetta attraverso un materiale e lo spostamento di un peso virtuale su un virtuale catena.

I risultati sono sorprendentemente convincenti per la semplicità del meccanismo. È facile immaginare di costruire un guanto che fornisca questo tipo di feedback con maggiore precisione, consentendo virtuale gli oggetti hanno densità, se non solidità: gli oggetti possono sentirsi duri, semplicemente non saranno in grado di fermare il movimento del mano dell'utente.

Questo è un grande miglioramento, anche se ha molti degli stessi limiti della semplice tecnologia a rombo di pelle ingannare il senso del tatto, ma non può ingannare la propriocezione (il senso intuitivo di dove sono i tuoi arti e come sono in movimento). Anche se la pelle dell'utente dice loro che hanno colpito qualcosa di solido, i loro muscoli sanno che la loro mano si sta muovendo fluidamente attraverso di essa.

Armature robotiche

Questa è la parte in cui tutto inizia a diventare un po 'strano. Diciamo che la tecnologia deve essere in grado di impedire agli utenti di spingere le mani attraverso gli oggetti, per creare un'illusione più convincente della solidità. Ciò significa che è necessario esercitare una forza sull'arto da un quadro di riferimento esterno.

Il modo più semplice per ottenere ciò è usare la robotica, che si attacca al tuo corpo o al suolo, impedendone il movimento oltre i limiti della geometria virtuale.

Per una mano (che consente all'utente di afferrare e sentire la solidità degli oggetti virtuali, sembra qualcosa del genere.

Un po 'spaventoso, vero? Bene, ci sono molte cose che i guanti non possono ancora fare. Cosa succede se l'oggetto che stai toccando è pesante? E se fosse qualcosa di solido, come un muro, che deve resistere ai movimenti delle spalle e dei gomiti, nonché del polso e delle dita? Bene, allora hai bisogno di qualcosa del genere:

Il sito web cyberglove non elenca un prezzo per il dispositivo nel video sopra, ma altri sistemi come questo ammontano a centinaia di migliaia di dollari. Parte della ragione di ciò è che solo poche organizzazioni industriali e militari acquistano effettivamente questi dispositivi (e in numero molto piccolo), il che fa aumentare il prezzo.

L'altra parte è che si tratta di attrezzature veramente impressionanti a livello tecnico. Considera ciò che è necessario per fornire un'esperienza di feedback tattile convincente nel toccare un oggetto solido. Se l'utente poggia la mano contro un muro virtuale e spinge, il sistema deve rilevare il movimento, consultare la simulazione per determinare che stanno toccando un oggetto solido, quindi spostano fisicamente (e fluidamente) l'armatura per resistere al movimento e riportare la mano dell'utente nella posizione originale.

Tutto ciò deve essere realizzato prima che il cervello possa registrare l'inizio del movimento. Questa è un'enorme sfida tecnica e persino il miglior hardware oggi non riesce a raggiungerlo perfettamente.

L'altra limitazione qui, oltre alle sfide di abbassare i costi di produzione a un livello accettabile, ha a che fare con la convenienza della tecnologia. Legarsi letteralmente a un'armatura meccanica elaborata e potente ha delle sostanziali barriere psicologiche ad essa associate. È dubbio che gli utenti saranno disposti a sopportare questo tipo di inconveniente su base regolare, anche se la tecnologia è abbastanza sofisticata da offrire una buona esperienza.

Il più vicino a cui questa tecnologia è arrivata ad essere implementata a livello di consumatore è sotto forma di dispositivi come Tocca qualcosa che non c'è - Haptic Technology [MakeUseOf Explains]Haptics è la tecnologia del tocco. Nel contesto di un ambiente virtuale, significherebbe essere in grado di toccare e sentire qualcosa che letteralmente non c'è, ma di certo non è solo il suo uso. A partire dal... Leggi di più il Novint Falcon. Il Falcon non è un dispositivo di realtà virtuale in quanto tale, dato che il suo spazio di lavoro è una sfera di soli pochi pollici di diametro - quello detto, fornisce un feedback di forza a tre assi ad alta precisione ed è l'unico dispositivo ad un prezzo al consumo che lo fa così.

Novint ha lavorato su un esoscheletro basato sul braccio chiamato Xio per un po ', anche se quel progetto sembra essere in un limbo per il momento, a seguito dei problemi finanziari dell'azienda.

Potenzialmente, questo tipo di armature potrebbe essere reso più semplice ed economico attraverso l'uso di polimeri elettroattivi - "muscoli" artificiali realizzati in plastica che si contraggono in risposta alla corrente elettrica e sono generalmente più economici e compatti rispetto ai motori lineari equivalenti.

Feedback acustico

Un approccio completamente indipendente al problema consiste nell'utilizzare griglie ecografiche graduali per creare densi schemi di interferenza nell'aria, che sono registrati dalla pelle come solidi e possono fornire risultati reali resistenza. La tecnologia può essere utilizzata per proiettare nell'aria oggetti virtuali 3D che gli utenti possono toccare, con i nodi delle onde di pressione che si intersecano producendo una forza reale sulle mani dell'utente.

A prima vista, questo potrebbe sembrare il proiettile magico per il feedback tattile VR. Sfortunatamente, ci sono alcune limitazioni. La risoluzione è limitata dalla risposta in frequenza degli altoparlanti, nonché dal loro numero: essere in grado di coprire una vasta area spaziale non è necessariamente pratico.

Più significativamente, c'è una sostanziale "perdita": l'energia acustica forma nodi involontari e semi-nodi nello spazio attorno al quale vengono creati i modelli intenzionali (qualcosa in cui puoi vedere l'olio). Le pressioni prodotte da questo sistema sono molto deboli: tentare di ridimensionarle a volumi che potrebbero esercitare molteplici libbre di pressione sul tuo corpo comporterebbero un'enorme quantità di energia e potrebbero essere fisicamente pericolosi utenti.

Stimolazione nervosa

Infine, ci prenderemo un momento per toccare una tecnologia più speculativa. Un modo (alcune persone sostengono il modo migliore) per interagire con il senso del tatto è stimolare direttamente i nervi nelle braccia, nella colonna vertebrale o nel cervello dell'utente. In questo modo, è possibile ingannare il tocco, la propriocezione, i nove metri interi, comprese sensazioni come la temperatura che potrebbe essere poco pratica da ottenere con una tuta o un'armatura robotica. Potenzialmente, gli scienziati potrebbero fare tutto ciò senza richiedere ingombranti semi robotici o griglie acustiche graduali.

C'è già stato del lavoro svolto su questo fronte nel campo degli arti protesici, toccando direttamente in nervi recisi per inviare segnali dai sensori della protesi, per creare un senso sintetico di toccare.

La stimolazione cerebrale può fornire un feedback simile. Il problema di base con questo tipo di tecnologie è che richiedono un intervento chirurgico abbastanza invasivo per poter installare le interfacce nervose, un intervento chirurgico inaccettabilmente rischioso nelle persone sane. Sono anche abbastanza rozzi e a grana grossa, in termini di precisione del feedback.

Affinché questi siano pratici come un paradigma dell'interfaccia tattica, è davvero necessario essere in grado di ottenere una risoluzione dell'interfaccia dell'elettrodo molto più fine e ridurre l'invasività della procedura. Ci sono alcuni approcci qui, che vanno da nanotechnolog Come la nanotecnologia sta cambiando il futuro della medicinaIl potenziale per la nanotecnologia è senza precedenti. I veri assemblatori universali introdurranno un profondo cambiamento nella condizione umana. Certo, c'è ancora molta strada da fare. Leggi di più y a optogenetics Controllo del cervello con la luce: è possibile con l'optogeneticaNegli ultimi anni sta emergendo una nuova tecnica chiamata "optogenetica", che può aiutare gli scienziati a svelare i segreti del cervello (e trattare i suoi disturbi) in un modo completamente nuovo. Leggi di più , ma sembra sicuro affermare che nei prossimi anni è improbabile che si verifichino importanti progressi.

Il futuro del tocco

Sono ancora i primi giorni per la realtà virtuale, e non esiste ancora un'ampia domanda da parte dei consumatori di interfacce tattili, ma ci sarà. L'enorme corsa all'oro dell'innovazione della realtà virtuale sta iniziando solo ora e probabilmente vedremo tutte queste tecniche migliorare enormemente negli anni a venire.

Detto questo, nessuna delle tecnologie attuali sembra perfetta. Tutti hanno almeno un grave inconveniente, sia in termini di qualità della sensazione che possono fornire, sia in termini di ostacoli al loro utilizzo. È del tutto possibile che l'eventuale soluzione "perfetta" per l'input VR non sia stata ancora inventata. In tal caso, non vedo l'ora di scoprire cosa faranno gli sviluppatori.

Sei entusiasta delle interfacce VR tattili? Esiste un prodotto o una tecnologia entusiasmante che non abbiamo trattato qui? Fateci sapere nei commenti!

Crediti immagine: Presa a mano Via Shutterstock