Привязанный к телу человека дрон поможет повысить реалистичность виртуальной реальности

Инженеры из Германии и Канады разработали технологию, которая поможет улучшить имитацию ощущений от взаимодействия пользователя с объектами в виртуальной реальности. Она представляет собой квадрокоптер, который летает возле пользователя и оказывает воздействие через нить, прикрепленную к кольцу с подвижным элементом на теле пользователя, имитируя физический отклик на взаимодействие с виртуальным объектом. Разработчики надеются, что такой способ имитации взаимодействия поможет повысить реалистичность ощущений в виртуальной реальности, а также пригодится для реабилитации пациентов при выполнении физических упражнений. Статья о разработке опубликована в сборнике материалов конференции UIST ’22

Эффект присутствия в виртуальной реальности достигается не только за счет высокого качества изображения в VR-шлемах, но и за счет технологий, которые имитируют физическое взаимодействие пользователя с виртуальными объектами. Например, американские инженеры предложили использовать ультразвуковые излучатели, встроенные в VR-очки, для имитации ощущений от ветра и капель дождя на лице пользователя, а исследователи из Технологического института Тойохаси в Японии разработали устройство, которое имитирует ощущения от ходьбы с помощью вибрации. Однако многие подобные устройства имеют ограниченную функциональность и способны имитировать физическое воздействие только одного типа в ограниченном диапазоне направлений и только на определенные части тела пользователя.

Инженеры под руководством Мартина Файка (Martin Feick) из Саарского университета в Германии предложили применять летающие дроны для имитации ощущений от физического взаимодействия с объектами внутри виртуальной реальности. Для этого дрон соединяют с телом человека с помощью тяги, выполненной из полиамидной или нейлоновой нити. Один из концов нити крепится к крюку на подвижном кольце, расположенном поверх другого неподвижного пластикового кольца. Оно прилегает непосредственно к телу, и его можно надеть, например, на пальцы, лодыжки или запястья пользователя. Таким образом, за счет подвижности точки крепления, которая может поворачиваться вслед за летающим вокруг пользователя дроном, может меняться и направление приложения силы. Кроме того, дронов может быть несколько.

Поведение дронов в воздухе и траектория их движения изменяется в зависимости от событий, происходящих в виртуальной реальности. Они двигаются синхронно с телом пользователя, избегая натяжения нити и уклоняясь от столкновений с ним и друг с другом до тех пор, пока не потребуется приложить силу в заданном направлении, чтобы сымитировать отклик на какое-либо действие в вирутальной реальности. Например, в сценарии, когда пользователь ударяет ногой по виртуальному мячу, прикрепленный к лодыжке дрон резко натягивает нить в противоположном направлении, имитируя отдачу, которую должен испытать пользователь при взаимодействии с объектом.

Если пользователь нажимает на виртуальную кнопку указательным пальцем, то дрон соединенный с креплением на указательном пальце начинает двигаться вверх, создавая натяжение нити, имитирующее силу с которой пружина кнопки воздействовала бы на палец пользователя. Этот же подход можно использовать и для имитации взаимодействия с другими людьми в виртуальном пространстве, например, при обучении новым навыкам с помощью удаленного тренера.

Для испытаний инженеры построили небольшой квадрокоптер размером 95 миллиметров и весом 72 грамма. Система позиционирования в пространстве состоит из закрепленных на неподвижной алюминиевой раме 13 камер. Она отслеживает местоположение дрона по расположенным на нем меткам в области пространства 5×5×2,5 метра. Крепления для нити изготавливаются из пластика методом 3D-печати и состоят из двух элементов: неподвижного основания, которое прилегает к телу пользователя, и подвижного кольца с креплением для нити, скользящего поверх основания.

По словам инженеров, помимо применения в сфере виртуальной реальности их система, получившая название HapticPuppet, может быть использована в программах по реабилитации пациентов при выполнения физических упражнений. Однако им еще придется решить множество вопросов, связанных с реализацией этой технологии, например, необходимо разработать алгоритмы, позволяющие использовать больше чем один квадрокоптер одновременно, чтобы они не сталкивались в воздухе и не запутывали тяги между собой.

Желание повысить реализм виртуальной реальности может принимать достаточно необычные и экстремальные формы. Например, сооснователь компании Oculus Палмер Лаки создал VR-шлем, способный убить своего пользователя в реальности. Для этого в устройство встроены три пиропатрона, активирующиеся, если игрок погибает в виртуальном мире.