Системы VR позволяют испытать невероятные визуальные ощущения, но на этом их возможности заканчиваются. Виртуальная реальность не может воспроизвести чувство прикосновения к чему-либо. Исследователи из Университета Карнеги-Меллона создали устройство, которое дополняет привычное оборудование виртуальной реальности, чтобы симулировать ощущение препятствий и касания поверхностей. Оно использует струны, которые крепятся к кисти руки и каждому пальцу.

Фото: techxplore.com

Принцип работы

Устройство, которое регулирует струны, фиксируется на плече пользователя. Растяжение струн блокируется, когда рука человека находится возле виртуальной поверхности. Кисть приобретает определенную форму, и таким образом устройство создает ощущение прикосновения к какой-либо поверхности.

Например, механизм позволяет пользователю почувствовать сопротивление, когда он толкает предметы или отталкивается от стены, можно ощутить изгибы виртуальных скульптур или «дать пять» другому персонажу в виртуальной игре.

Кэти Фанг, одна из создательниц механизма, рассказала, что их наплечное устройство использует пружинные струны и подпружиненные ретракторы — пластиковый корпус, внутри которого размещается пружина и катушка с тросом. Струны быстро блокируются с помощью храпового механизма и специальных защелок. Такая технология позволила уменьшить вес до незначительных 280 грамм, и потребление энергии аккумулятора.

Ранее инженеры уже применяли струны для симуляции тактильных ощущений в виртуальном мире, но обычно они добавляют моторы для управления механизмом. Такое устройство получается довольно массивным и тяжелым, а моторные двигатели тратят много энергии.

В разработке команды из Университета Карнеги-Меллона моторы заменены на пружины, с помощью которых натягиваются струны. А для переключения защелки не требуется много электроэнергии, а лишь небольшой сигнал, поэтому систему можно назвать энергосберегающей. Она может работать от обычной батареи.

Реклама на Компьютерре

Проводя различные эксперименты с разным количеством струн и их размещением, исследователи пришли к тому, что прикрепление одной струны к каждому кончику пальца, одной к ладони и одной к запястью обеспечило наилучший результат. Датчик движения руки прикреплен к гарнитуре VR. Когда он фиксирует, что рука пользователя находится рядом с виртуальной стеной или другим препятствием, храповые механизмы включаются в последовательность, подходящую для контуров этих виртуальных объектов. Если человек убирает руку, защелки отключаются.

Фанг сказала, что система подойдет для виртуальных игр или симуляторов, которые включают взаимодействие с физическими препятствиями и объектами. Он также может быть использован для посещения виртуальных музеев или розничных магазинов, когда настоящий поход в них невозможен. «Вы также можете использовать его для совершения покупок в мебельном магазине», — добавила она.

Команда разработчиков хотела представить свою работу на международной Конференции по человеческому взаимодействию с компьютерами (CHI 2020), которая была отменена из-за пандемии COVID-19. Документ исследования был опубликован в материалах конференции в Цифровой библиотеке Ассоциации вычислительной техники и был назван лучшим. Серийная версия устройства по оценкам самих разработчиков будет стоить менее 50 долларов (около 3 700 рублей).

Источник