Функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям (Роспечать)

VR-перчатку оснастили автономными пневматическими актуаторами

Kahye Song et al. / Scientific Reports, 2019

Южнокорейские инженеры создали VR-перчатку, способную передавать ощущение от физического контакта с виртуальными объектами с помощью пневматических актуаторов на кончиках пальцев. В отличие от других похожих разработок, в новой перчатке используются электростатические пневматические актуаторы, не нуждающиеся в дополнительном насосе для работы, рассказывают авторы статьи в журнале Scientific Reports.

Устройства виртуальной реальности уже прошли этап становления и серийно производятся многими технологическими компаниями. Тем не менее, они все еще обладают «детскими болезнями» — принципиальными техническими недостатками, не позволяющими абсолютно правдоподобно имитировать реальность. Один из ключевых таких недостатков заключается в том, что они практически неспособны передавать ощущения от физического контакта с виртуальными объектами. Распространенные VR-контроллеры могут лишь вибрировать, когда пользователь соприкасается с предметом, но это нельзя назвать полноценной имитацией.

Для решения этой проблемы инженеры давно работают над созданием VR-перчаток и других устройств, способных имитировать физический контакт более точными способами. Например, некоторые из них не дают пальцам сжиматься с помощью электростатических тормозов, а другие имитируют удары, надувая воздушные камеры. Второй способ технически прост и достаточно часто применяется, но он требует использования внешнего насоса для надувания камер. Чха Ён-Су (Youngsu Cha) из Корейского института науки и технологий и его коллеги создали автономную перчатку с пневматическими актуаторами, не требующую дополнительного насоса.

В качестве актуаторов инженеры использовали достаточно необычную конструкцию. Она представляет собой плоский круг с герметичным внутренним объемом. На нижней и верхней внутренних поверхностях актуатора располагаются два электрода. Когда на электродах появляется напряжение, между зарядами противоположного знака на разных электродах появляется электростатическое напряжение. Из-за этого объем камеры на краях актуатора уменьшается, и вытесняемый из них воздух заставляет центральную часть актуатора надуваться. Такие актуаторы установлены на большом, указательном и среднем пальцах.

Кроме актуаторов в перчатке установлено 11 пьезоэлектрических датчиков, позволяющих измерять движения разных частей кисти руки. Они работают благодаря тому, что даже при небольшой деформации датчика в нем возникает ток, который регистрируется и передается управляющей программе через Bluetooth. После того, как показания датчиков показывают, что пальцы пользователя оказались в зоне виртуального предмета, программа дает актуаторам команду на активацию, что позволяет имитировать прикосновение.

Разработчики проверили работу перчатки на примере виртуальных шахмат. Во время эксперимента добровольцу удалось переставить фигуры между разными клетками доски, осязая их в руке.

Помимо различных устройств для физической имитации контакта с виртуальными объектами существует также альтернативный подход с электростимуляцией мышц. Например, в 2017 году немецкие инженеры показали, как электростимуляция может имитировать столкновения с виртуальными стенами. А инженеры из Samsung использовали электростимуляцию для обмана вестибулярного аппарата и создания ощущения наклона.

Григорий Копиев

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.