以微流體技術打造觸覺手套,HaptX Gloves可模擬亞毫米級別觸覺

2020-12-05 雷鋒網

(本文圖片均來源於Engadget)

雷鋒網按:本文來自科技媒體engadget專欄作者Nicole Lee,雷鋒網編譯。

虛擬實境技術可望而不可求的終極目標是沉浸:讓我們真正感覺到自己置身於虛擬世界。雖然大部分現代虛擬實境頭盔都很出色地呈現了沉浸式體驗,但這種體驗並非無懈可擊。實現真正全方位沉浸面臨的一個突出的問題是控制器。如果是拾起物體這種基本任務,它們還能勝任,但還感覺有點不自然。即使是Manus這樣的虛擬實境手套,也只給我們這些佩戴的用戶提供振動的反饋。它讓我們能察覺自己碰到了什麼東西,卻不了解那樣東西究竟是什麼。一家新生代初創公司以改變這種現狀為己任,剛剛推出了一副虛擬實境應用手套。該公司承諾,戴上這副手套,我們在虛擬世界的雙手就能像現實世界的手那樣感知物體。不過,這款觸覺手套戴上去感覺略顯笨重。

這種神奇手套的廠商就是HaptX,它曾經名為AxonVR。HaptX之所以決定改名,是因為還有很多公司也用Axon這個名字,比如中興有一款手機就叫Axon,美國有一款卡車調度應用也叫Axon,美國還有一家非致命武器的製造商叫這個名字。另外,HaptX碰巧和公司所運用的技術同名,這種技術就是要儘可能實現實物雙手那樣的觸覺。

HaptX自稱要實現「現實觸覺」,這意味著,HaptX推出的手套能讓我們在虛擬世界感知手上一切物體的外形、材質、溫度,甚至包括物體是硬是軟。準確地說,這款手套將真正防止我們的手穿透虛擬物體。

實現現實觸覺的核心是研究微流體,也就是研究流體怎樣流經亞毫米級微小的通道。HaptX的聯合創始人兼執行長Jake Rubin和公司另一聯合創始人Robert Crockett博士在加州理工大學研究微流體課題多年。兩人共同研發了由幾百個微小氣孔組成的HaptX皮膚。無論何時,只要你在虛擬世界觸碰到什麼東西,這些HaptX皮膚的氣泡、所謂觸覺制動器就會膨脹,像現實世界裡觸碰物體那樣,在虛擬世界發揮真實皮膚的作用。這種制動器可以織入面料。於是就形成了Rubin和Crockett所說的HaptX智能紡織品。

Jake Rubin說:「這些實質上就是極小的觸覺像素。隨著時間推移迅速改變它們的壓力,我們就可以在你的皮膚上製造一切感覺。」他將這種智能紡織品比作可視的顯示器,每個像素在改變顏色,由此形成一幅圖像。他舉HaptX手套的例子來解釋,說靠近手指的位置像素極小,密度很高,那種部位需要的敏感度最高,手掌的像素相對而言更大,密度更低。

在發揮真實皮膚效果時,HaptX手套的敏感度最高可以達到2個亞毫米。Rubin說,這比市面上其他所有虛擬實境手套的敏感度都高得多。其他觸覺手套有的配置振動式的馬達,會發出嗡嗡或者隆隆的響聲,比如GloveOne和以上提到的Manus。Teslasuit則是採用釋放微弱電擊的電極,還有像VRgluv這樣的手套選用了給手指帶來阻力的馬達。但正如Rubin所說,所有這些觸覺手套的準度和精度都不如HaptX。

我試戴了一副HaptX手套原型,剛開始有點誠惶誠恐。因為對我來說,測試用的手套太大了。Rubin告訴我,大多數HaptX工程師戴的手套都比我的尺碼大。問題在於,要讓這種手套真正發揮作用,我的手指就不得不要碰到手套內的指尖位置。

但經過一些拉扯,這副手套總算跟我的手合拍了。手套內層是有網眼的織物,外部附著一個Vive接收器。我的指尖好像被塑料夾子那樣的東西固定住。手套外面連著一根線,和一個類似遊戲主機Xbox那樣的大機器連在一起。Rubin介紹,這個機器裡面裝著控制氣流的所有閥門。

我感覺整副手套笨重,戴著有點不舒服。Rubin對我說,最終確定版本會有一些不同的尺寸,會比這副手套細長些。希望這只是原型才有的問題。

接下來,我把一款HTC開發的HTC Vive虛擬實境頭盔綁在頭上。HaptX的員工為我開動了演示的虛擬環境。我面前出現了一個小農場,天上有些雲帶來了降雨,地面有一座穀倉,還有一片麥田。我把一隻手放在一朵雲下面,很快就感覺到雨點輕輕滴下來。我又把一隻手伸到麥田裡揮動,感覺碰到的麥稈都在指間穿過。

然後,這個虛擬場景裡跳出一隻小狐狸。我把手掌放到它面前,它就跳到我的手上,在上面跑來跑去,讓我感覺痒痒的。那隻狐狸最後躺了下來,我覺得它的整個軀體都落在我的手掌心。接著,我看到一隻大蜘蛛爬了過來,它也爬上我的手掌。我覺得它的八條腿毛茸茸的,就像一隻活蜘蛛,把我嚇得後背一個激靈,當即縮了手。

我還捏了捏雲朵和巖石,想看看哪一樣東西最虛擬場景裡更柔軟。我能感覺到,捏石頭受到的阻力更大,但還是成功地合攏了手指,把石頭握在拳頭裡,迫使它們從我的指縫裡掉出來。理想的狀態下,我應該根本無法合上手指。Rubin說,這可能是因為剛開始手套的大小還不是很適合我的手。

儘管我戴這副手套感覺有點不適,它帶來的真實感覺還是令我意外。它和我試過的其他任何一款虛擬實境控制器都不一樣。可以說,它的瑕疵很少。只不過它還需要連接一個以上提到的閥門盒子。這是瑕疵之一。Rubin稱,假如操作房間大小的虛擬實境場景,就可以把它們放在背包裡,不用連線也能發揮作用。但這聽起來還是有點笨拙。他覺得這項技術會進化到不需要盒子的地步,只是現在還沒有到那種程度。

另外,我試用的手套原型還沒有設置溫度,因為這個版本用的不是空氣,而是水。Rubin說,為了更快將產品推向市場,HaptX公司致力於開發無溫度版本的手套。

HaptX手套試戴效果很棒,Rubin的商業化追求同樣讓我印象深刻。他不打算把這款手套用來打視頻遊戲,至少現在沒有這種計劃。目前他推廣HaptX是為了讓它能用於模擬場景培訓,用於醫療、軍事和工業領域和主題公園的實景娛樂項目,還希望它能為設計和製造遙控操作的機器人服務。因為和遊戲領域相比,虛擬動作的真實度和精細度對那些應用而言重要得多。

「一些和真實尺寸同等的軍事模擬裝置成本要上億美元,」Rubin說,「有些娛樂公司正在把虛擬實境疊加到現實環境中,可你還需要很大的空間。這種做法沒有多少擴展餘地。」而有了類似HaptX手套那樣的產品,你只需要改變軟體就可以了。他說,製造商在打造產品原型時可以用HaptX,那樣就能「感知」產品的內在空間,比如汽車的內部環境。

Rubin希望從明年開始發布初版HaptX手套。他不排除這項技術有可能逐步面向個人消費者,但這類消費者並不是HaptX的重點客戶。他表示:「我們預計兩三年內價格會很快下降,降到普通消費者消費得起的水平。你知道,它永遠不可能賣到100美元,可是幾年內應該也會變得比較便宜,即使一般消費者也肯定買得起,擁有這種技術。」

有趣的是,Rubin還提到,HaptX的材料可能用來全套虛擬實境服裝。他說:「現有已經有了手臂外骨骼、我們的觸覺可穿戴設備,以及一套萬向跑步機或者下半身外骨骼這樣的運動解決方案,你把它們結合在一起,幾乎就能湊齊一個智能虛擬實境平臺,也就能帶來虛擬環境下全面沉浸的體驗。」

VIA engadget 雷鋒網編譯

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