Сжимаюшийся и вибрирующий браслет усилил погружение в виртуальную реальность

Американские инженеры создали браслет, дополняющий VR-шлем с помощью тактильных стимулов. Он может сжиматься на запястье или вибрировать в разных частях, и тем самым имитировать взаимодействия с объектами в виртуальном мире. Статья будет представлена на конференции CHI 2020.

Невозможность качественно воспроизводить тактильный отклик от объектов — это один из ключевых нерешенных аспектов VR- и AR-устройств текущего поколения. Из-за того, что пользователь не получает ощущений от манипуляций с предметами возникает рассогласование между визуальными и тактильными сигналами и общее чувство погружения в виртуальную реальность снижается.

На текущем этапе развития технологий в серийных устройствах эта проблема почти не решена, а в тех, которые все же имитируют физический контакт, обычно используются массивные перчатки с актуаторами. В перспективных разработках инженеры используют и другие конструкции, но они тоже, как правило, довольно сложны и громоздки (как в случае с VR-веером).

Николас Колоннезе (Nicholas Colonnese) вместе с коллегами из исследовательского подразделения Facebook и Университета Райса разработали устройство, которое по своим возможностям и размерам занимает промежуточное место между обычными VR-контроллерами, способных просто вибрировать в руке, и сложными устройствами для качественной имитации. Первая версия разработки была представлена в прошлом году на IEEE World Haptics Conference, а в этом году инженеры представили новую версию, способную работать одновременно на обеих руках, а также поддерживающую больше типов взаимодействия.

Устройство представляет собой браслет, состоящий из одного главного сегмента и шести меньших по размеру. Главное звено соединено с остальными с помощью гибких полимерных вставок, работающих в качестве пружин, и троса. Внутри основного сегмента находится электромотор, который может натягивать трос и тем самым сжимать браслет вокруг запястья. Чтобы усилие распределялось равномерно, внутри сегментов трос проходит над тонким металлическим стержнем. Под ним в каждом из малых сегментов находится по одному линейному виброактуатору — это второй способ воздействовать на запястья помимо сжимания.

Авторы создали программу для связи визуальной составляющей VR-сцены с тактильной. Они предложили множество разных сценариев для конкретных объектов, но в целом принцип работы можно разделить на три части. Вибрация в основном используется для дискретных событий, таких как нажатие кнопки. Кроме того, она позволяет имитировать различные текстуры. Чаще всего все виброактуаторы включаются вместе, но при необходимости можно включать только конкретные из них, чтобы сделать стимуляцию более точной.

Сжатие используется для продолжительных событий. Например, если пользователь нажимает на глубоко продавливающуюся кнопку, он сначала чувствует вибрацию при касании, а затем по мере вдавливания ощущает усиливающееся сжатие браслета вокруг запястья.

Кроме тактильных стимулов разработчики также использовали визуальные: параметры виртуальной среды подобраны так, чтобы визуальные и тактильные стимулы не полностью соответствовали друг другу. Это создает иллюзию, что объекты в виртуальном мире оказывают большое физическое сопротивление.

Потенциально браслет с актуаторами можно использовать не только, чтобы пользователь получал отклик от среды, но и для управления ей. В 2018 году стартап CTRL-Labs выпустил для разработчиков устройство в виде двух браслетов, которое считывает моторных нейронов в руке и превращает ее в команды. В 2019 году CTRL-Labs вошел в состав исследовательского подразделения Facebook, в котором работает большая часть авторов новой разработки.

Григорий Копиев