虛擬實境也能有觸覺，研究人員開發出超輕量 VR 觸覺回饋裝置
作者 Evan | 發布日期 2020 年 04 月 30 日 13:23 |
當今虛擬實境（Virtual Reality，VR）系統可創造沉浸式身臨其境視覺體驗，但很少能讓使用者感受到物品的觸感，特別是牆壁、設備和家具。如今卡內基美隆大學（Carnegie Mellon University，CMU）開發一種新裝置，使用許多條附在手腕和手指的細鐵絲，模擬障礙物和重物的觸感。
如當使用者的手貼近虛擬牆壁時，透過細鐵絲拉緊，可模擬觸碰牆壁的感覺。類似情形，細鐵絲機制使人們感覺到虛擬雕像的輪廓，和推動某件家具時的阻力，甚至提供和虛擬角色擊掌的感覺。
看得到也摸得到更沉浸的虛擬實境體驗
5 月將從 CMU 大學畢業並獲得機械工程與人機互動聯合學位（Joint Degree）的 Cathy Fang 表示，這種肩扛式裝置利用彈簧加壓的細鐵絲減輕重量、消耗更少電量，並保持較低成本。
「牆壁、家具和虛擬角色等元素是打造沉浸式虛擬世界的關鍵，然而當代 VR 系統只能提供讓手有震動感覺的控制器。」CMU 人機互動研究所（Human-Computer Interaction Institute，HCII）助理教授 Chris Harrison 表示。共同作者之一的 Harrison、Fang、機器人技術研究所工程師 Matthew Dworman 和 HCII 博士生 Yang Zhang 論文指出，使用者對多鐵絲裝置的評估發現，比其他觸覺技術更真實。「我認為這種體驗會帶來驚喜，比如當你與欄杆互動，可感受到手指握住欄杆時的握感。」Fang 指出：「探索像是雕像之類不規則物體的感覺也很有趣。」
團隊的研究論文被 CHI 2020（Conference on Human Factors in Computing Systems）全球人機互動大會評為最佳論文，大會原定 4 月舉行，但因 COVID-19 流行取消。論文現已發表在美國計算機協會（Association for Computing Machinery）數位圖書館（Digital Library）的大會論文集。
彈簧加壓捲線器取代馬達既省電又輕量
其他研究人員也曾在虛擬世界使用細鐵絲創建回饋式觸覺，但通常使用馬達控制細鐵絲。馬達對 CMU 研究人員來說行不通，設想的系統不但要輕便讓使用者方便佩戴，又要讓消費者負擔得起。「馬達的一大缺點莫過於非常耗電，」Fang 表示：「而且馬達很重。」
團隊沒有使用馬達，而是採用彈簧加壓捲線器，類似鑰匙鏈或身分吊牌使用可伸縮的捲線裝置。他們增加一個棘輪機構（Ratchet Mechanism），可透過電控鎖快速鎖緊。換言之，是透過彈簧而不是馬達繃緊細鐵絲。電控鎖只會耗費極少量電力，所以還滿節能的，且可由電池供電。
研究人員實驗多種不同的細鐵絲和鐵絲位置，最終得出結論，也就是細鐵絲分別繫至每隻指尖、手掌，以及手腕，便能提供最佳體驗。在 VR 頭戴式裝置安裝可追蹤手部和手指運動的 Leap Motion 感測器，當感測到使用者的手貼近虛擬牆壁或其他障礙物時，棘輪就會按適合這些虛擬物體的順序嚙合。當使用者將手縮回時，電控鎖便會鬆開。整個裝置的重量不到 10 盎司（約 0.28 公斤），研究人員估計，量產版價格花費不到 50 美元。
Fang 表示，此系統將適用於涉及與實體障礙物和物體（例如迷宮）互動的 VR 遊戲和體驗，也可能用於參觀虛擬博物館。目前不太可能前往實體零售店的敏感時期，「你也可以透過它在線上家具店買東西。」她補充。
資料來源：https://technews.tw/2020/04/30/new-device-simulates-feel-of-walls-solid-objects-in-virtual-reality/
