冬兵为啥不怕疼?机械臂上应该没装触觉反馈

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冬兵为啥不怕疼?机械臂上应该没装触觉反馈
2017年3月18

现实其实只是幻觉,尽管它从不消散。——爱因斯坦

 

虚拟现实一个重要的目的就是欺骗——通过欺骗人的大脑,尤其是视觉皮质区和感知运动的部分——让人相信自己在其他地方,或者相信自己是其他人。

高端的消费级VR设备在感官欺骗上已小有成就,最显著的是视觉和听觉。

 

视觉

立体显示,产生持续的3D深度视觉。

强烈的沉浸感,让“恐怖照进现实”。

拉近与故事主角的距离,也拉近了彼此心灵的距离,激起情感共鸣

听觉

 

声音具有距离属性,可以帮助我们进行空间定位。 VR的声源处于空间中,开发者利用空间化的声音来增强沉浸感,同时还借助声音的方向性引导观众的注意力&视线。 

那么除视觉和触觉之外的其他感知呢? 美国热门科幻小说《玩家1号》将故事背景设定为虚拟现实技术高度发达的2044年,那时的VR设备以真实体感模拟系统为核心,将人类所有的感官感受都转移到了虚拟世界,达到以假乱真的地步,甚至比现实世界还要精致。

反观现在的VR技术,触觉和嗅觉的模拟都处于十分初级的阶段,若想达到《玩家1号》所描绘的场景,人们还有很长一段路要走。

 

触觉

 

目前很多科技产品所营造的触觉感知都是靠一定频率的振动展现。如智能触屏手机,它没有键盘纹理和按键区隔,所以需振动系统(和声音)来模拟按键的感觉,用以提供确认信息。

主流的VR手柄(PS Move、OculusTouch、SteamVR手柄等)都通过不同的振动频率为玩家带来细微的触觉反馈,产生拾取、推拉虚拟世界中物体的感知,比如手持乒乓球拍、握剑、持枪、驾驶等。

不过,当我们真正伸出手去触摸一个物品的时候,我们能够感知到的只是稀薄的空气。显然这种模拟还不完善和也不完整。

也就是说阿里Buy+宣传片中的触觉模拟——男朋友通过VR设备提供的触觉模拟帮女友挑选内衣面料——暂时还无法实现。

其实在虚拟环境中营造真实的全触摸体验并不容易,触觉的产生要靠身体许多器官的联合。我们可以通过触觉探明物体的硬度、纹理、形状、温度、重量,这种高深的感知力可以让我们轻而易举的从背包中摸出所需的东西。

为了能让人在虚拟环境中产生严格意义上的触觉感知,人们尝试了诸多方案,包括电动、气动、液压等来传递应用力、压力或反作用力。 比如说,那些看起来像手套的触觉手套一般都是通过气囊来限定抓力,所以用户会感觉到所触摸到的气球像是气球一样。

还有距消费级较远的Oculus HapticWave,它主要基于一块振动金属板,借助金属板可精确感知定向振动。结合视觉场景,用户可以感觉到一个反弹球在手掌处跳动。它尚无明确商业场景,但可成为研究人类对触觉的感知、局限、有效基线等方面的发展阶段性产品。

再就是触觉机械手臂,它们具有有线的外部骨骼结构,通过向手指施加电阻来传递触觉信息。

将外部骨骼的概念延伸到整个身体,就是振动触觉模拟套装。

因为大面积使用风动、水动和电机触觉模式是不现实的。目前主流触觉反馈套装都是用神经肌肉模拟的逻辑,和当下的治疗技术相似。

提供全身身体触觉感知,如压力、冷、热等(一般同时也提供全身运动追踪)。

嗅觉

 

学术界和各大公司对虚拟现实和气味的结合也一直在进行中。 斯坦福大学虚拟人机互动实验室的研究员目前就在研究如何将食物的香气与虚拟现实技术结合。

 

育碧游戏针对搞笑游戏《南方公园:完整破碎(South Park: Fractured )》还专门研发了专属的恶搞面罩“Nosulus Rift”。玩家戴着这个VR面罩,能闻到游戏里面角色放屁的臭味。

再有就让人有些小羞羞的“OhRoma”,它外观看上去像是普通VR头设和防毒面具的结合体。配合手机应用程序工作,面罩中存储的香味材料经过加热,气味通过泵传送到用户鼻前。产品试用员James B称:“你能闻到花香、内裤、乳房、甚至肌肤的气味。”

其实任何人类感官模拟都不可违背的要点就是:让视、听、触、闻完美的同步起来,以提供更多的真实感。这并不是一个新奇的概念,实际上也是一个相当简单的想法。

 

随着消费者虚拟现实技术和全新层次的临在感的出现,对研究人员和商业来说,这个话题比以前更有价值。

 

总而言之,许多人都希望通过自己的方式来获得虚拟现实的圣杯,而更为完整的感官模拟是实现这一愿望的重要因素。

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