Віртуальна реальність, імітація дотику вдосконалена - Sciences et Avenir

Опубліковано 23.08.20 о 18:00

Віртуальна реальність, по суті, завдяки зору та слуху. Набагато складніші для імітації, сенсорні переваги від нових підходів з інноваційними датчиками. Витяг із Science et Avenir 881/882, що зараз знаходиться на газетних кіосках.

Бездротовість дозволяє користувачеві головного дисплея розпізнавати форму предмета завдяки кабелям, які тримають їх пальці.

УНІВЕРСИТЕТ КАРНЕГІ МЕЛОН

"Ми розробили конфігурацію із семи кабельних модулів для обмеження п'яти пальців, долоні та зап'ястя, - пояснює Кеті Фанг, співавтор проекту та фахівець у галузі машинобудування та взаємодії людина-машина. Це найкраща комбінація, яка дозволяє всім типи фігур, які слід моделювати. Безпровідність особливо підходить для великих та нерухомих об’єктів, які не потрібно захоплювати, таких як бар’єри, що обмежують простір або меблі ". Крім того, система не дозволяє "відчути" певну текстуру, лише форму предмета. Проте він залишається одним з найбільш перспективних досягнень "тактильного зворотного зв'язку", складного поля, присвяченого надання тактильних відчуттів у віртуальному середовищі (див. Глосарій).

Прибуття гарнітури змінило гру

Ця дисципліна довгий час обмежувалася відновленням грубих відчуттів, таких як аксесуари із зворотним зв'язком із силою або бульбашки повітря в гідрокостюмі, який носить гравець, який лопнув для імітації удару. Але надходження таких гарнітур, як Oculus Rift або HTC Vive в середина 2010-х рр. стимулювала галузь. Їх вартість набагато доступніша, ніж обладнання, наявне до того часу, їх ергономічність та особливо зв’язок дозволили дослідникам легше пов’язати їх із конкретними датчиками руху, такими як Leap Motion (для відстеження пальців), і поступово позбутися дротового з'єднання. за допомогою комп’ютера.

Прибуття гарнітури змінило гру

МЕХАНОРЕЦЕПТОРИТонке мистецтво тактильних відчуттів
Моделювання правдоподібного тактильного відчуття є складним. На відміну від зору та слуху, які дослідники можуть «обдурити» одним сенсором, що імітує очі та вуха, дотик передбачає активацію декількох механорецепторів, розташованих на шкірі. І не всі розподіляються однаково по тілу: таким чином, кінчики наших пальців - там, де сприйнятливе поле від 1 до 2 мм - набагато чутливіші, ніж наша спина (40 мм). Дотик також охоплює ряд різних явищ, які можна поєднати: вібрація, шорсткість, температура, тертя, тиск. У реальному житті рука може пройти через ряд послідовних текстур і розпізнати їх; у віртуальному режимі все ще неможливо змоделювати все з одного інтерфейсу.

"Замість того, щоб мати шолом вартістю 30 000 євро, ми можемо обладнати всіх членів лабораторії, в тому числі для роботи на дистанції", - пояснює Анатоль Лекуер, керівник гібридної команди Національного науково-дослідного інституту. В галузі цифрових наук та технологій (Inria ), присвячений 3D взаємодії та віртуальній реальності.

На сьогодні, за словами дослідника, три чверті проектів лабораторії включають тактильний зворотний зв’язок. Основні маневри також розпочалися в цьому секторі, американська компанія Leap Motion була придбана в 2019 році британською компанією Ultrahaptics, спеціалістом з тактильних зворотних зв'язків за допомогою ультразвуку і відомою з часу Ultraleap. Лабораторія досліджень віртуальної реальності Facebook (материнська компанія Oculus) представила Tasbi - прототип браслета, який створює фізичні відчуття. Microsoft розробила кілька аксесуарів, таких як Haptic Wheels, для відтворення текстур під пальцями, і Haptic Link, який з'єднує пару контролерів відеогарнітури HTC Vive, щоб створити ілюзію утримання предмета двома руками, а це скріпка, лук або пістолет.

Завдання: тактильні рукавички для хірургів

Ще одним прогресом є розробка TouchVR восени 2019 року двома дослідниками з Інституту науки і технології Сколково в Москві (Росія). Проект поєднує в собі гарнітуру HTC Vive, датчик Leap Motion, шарнірний аксесуар під назвою Delta-Touch, прикріплений до кистей рук та інтерфейси на кінчиках пальців. Так багато аксесуарів, які дозволяють користувачеві відчути форму, вагу та напрямок віртуального об’єкта, який повинен знаходитися в руках користувача. "Особливістю DeltaTouch є те, що він забезпечує тактильний стимул в будь-якому місці долоні без необхідності безлічі точок дотику. Таким чином, користувач може точно відчути кут, з яким віртуальна стрілка, наприклад, досягає його руки", подробиці Дмитро Цецеруков, один із його творців.

Захоплюючий досвід, розроблений для цього дослідження, дозволяє генерувати в шоломі віртуальне зображення рук і може реконструювати, серед іншого, фізичне відчуття відскоку м'яча, який хтось схоплює, лоскот павука, який рухається далі долоні або серцебиття великого драконячого яйця, готового до вилуплення! "Також можна контролювати відчуття текстури, граючи різкими рухами двигунів, що активують DeltaTouch", - продовжує російський дослідник, який працює над розробкою високоточних гаптичних рукавичок. Завдання: використання в хірургії, медичному навчанні, імітації водіння або дистанційно керованих роботів в небезпечних середовищах.

Таким чином було розроблено кілька експериментів. Один, пасивний, полягає у "торканні" рибної риби. Для цього дрон покритий дрібними панелями, що імітують текстуру шкіри тварини. Інший, активний, показує акулу, ніс якої імітується наконечником, прикріпленим до безпілотника, б’є користувача. Третя, більш складна анімація дозволяє маніпулювати аксесуарами, які несе дрон, щоб створити ілюзію фіксації хробака на гачку. Так багато пристроїв, можливості яких залишаються обмеженими: тактильний зворотний зв'язок імітує одну текстуру за раз і не дозволяє переходити від одного відчуття до іншого, як у реальному світі, якщо ви не використовуєте кілька дронів. Це не стосується Маттіаса Гоппе, співавтора цього дослідження, для якого "відновлення точної текстури не так важливо, візуального сприйняття цієї самої текстури достатньо для імітації гарного тактильного відчуття". Це справді одна з багатьох таємниць віртуальної реальності: таким чином, самого факту бачення елемента часто буває достатньо, щоб викликати тактильні відчуття, які можна було б очікувати, коли б цей об’єкт був реальним.

ВІРТУАЛЬНА РЕАЛЬНІСТЬ Штучне середовище, яке занурює учасника у фактично візуальну та звукову імітацію, відрізану від реального контексту.
ГАПТИЧНЕ ПОВЕРНЕННЯ Надсилання інформації дотиком (від грецького haptein, дотик): вібрація, тиск, текстура, зчеплення ...
НАВУШНИКИ Гарнітура оснащена екраном та навушниками, що дозволяє зануритися в імітаційну обстановку у віртуальному 3D.