VR-перчатку оснастили автономными пневматическими актуаторами
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
Пока это лишь прототип
Компания Xiaomi показала прототип смартфона с креплением для объективов камер Leica. Это позволяет использовать в смартфоне намного большую по размеру и более совершенную оптическую систему, не увеличивая размеры самого устройства. Смартфоны вобрали в себя функции многих устройств, которыми раньше люди пользовались отдельно. И со временем они почти вытеснили с рынка целые классы потребительских устройств, в том числе навигаторы, MP3-плееры и фотокамеры, хотя последние остались популярным профессиональным инструментом. Во многом популярность смартфонов как устройства для съемки обусловлена именно тем, что носить с собой одно устройство гораздо удобнее, чем два. Но и качество съемки существенно повысилось, в основном за счет алгоритмов, о чем мы подробно рассказывали в материале «Зрячая математика». В аппаратном обеспечении тоже произошли заметные изменения, но в отличие от фотоаппаратов, в смартфонах фактически существует важное ограничение: компании-производители стремятся делать их как можно более тонкими. И хотя еще несколько лет назад крупнейшие производители стали делать блок камер выпирающим над основной частью корпуса, это все равно не позволяет разместить в смартфоне оптическую систему, сравнимую по размерам даже с камерами-«мыльницами». Отчасти эту проблему решили появившиеся несколько лет назад модули камер с перископической конструкцией, но в этом случае толщина смартфонов накладывает ограничение на ширину объектива. Xiaomi показала прототип смартфона, в котором используется классическая схема с выступающим блоком камер, но на него также можно закрепить объективы от полноценных фотокамер. Смартфон сделан на базе серийного Xiaomi 12S Ultra, в котором использовался круглый выступ с камерами. В оригинальном гаджете по центру использовалась камера с широкоугольным объективов, а в прототипе инженеры заменили ее на однодюймовую матрицу без объектива, прикрытую стеклом. Круглый выступ отличается от серийного 12S Ultra тем, что в нем есть резьба — на нее можно закрепить адаптер для байонета Leica M. Это позволяет использовать полноценные объективы от профессиональных камер, не меняя при этом толщину самого смартфона со снятым объективом. При этом без большого объектива пользователь не лишается возможности делать фотографии и видео: в устройстве есть и обычные встроенные камеры. Компания продемонстрировала работу смартфона с объективом Leica Summilux-M 35mm f/1.4, но потенциально он поддерживает любые объективы с тем же байонетом. Поскольку это прототип, он не будет производиться серийно, однако как это иногда бывает с концептами, компания может использовать наработки из этого проекта в будущих моделях. https://www.youtube.com/watch?v=gAC8atF2sXc Это не первый прототип Xiaomi, позволяющий увеличить длину оптической системы смартфона. В 2020 году компания показала телескопический модуль камеры, выезжающий из корпуса. Аппаратными инновациями в смартфонах занимаются и другие компании. Так, Sony весной выпустила смартфон с переменным оптическим зумом, а компания Glass Imaging создала для смартфонов модуль камеры с вытянутой линзой и анаморфным объективом.
