Thiết bị mới mô phỏng cảm giác của các bức tường, vật thể rắn trong thực tế ảo

Các hệ thống thực tế ảo ngày nay có thể tạo ra những trải nghiệm hình ảnh tuyệt vời nhưng hiếm khi chúng cho phép người dùng cảm nhận mọi thứ – đặc biệt là tường, thiết bị và đồ nội thất. Tuy nhiên, một thiết bị mới được phát triển tại Đại học Carnegie Mellon, sử dụng nhiều dây được gắn vào tay và ngón tay để mô phỏng cảm giác của chướng ngại vật và các vật nặng.

Chẳng hạn, bằng cách khóa dây khi tay người dùng ở gần tường ảo, thiết bị mô phỏng cảm giác chạm vào tường. Tương tự như vậy, cơ chế chuỗi cho phép mọi người cảm nhận các đường viền của một tác phẩm điêu khắc ảo, cảm giác kháng cự khi họ đẩy lên một mảnh đồ nội thất hoặc thậm chí đưa ra năm điểm cao cho một nhân vật ảo.

Cathy Fang, người sẽ tốt nghiệp CMU vào tháng tới với bằng liên kết về kỹ thuật cơ khí và tương tác giữa người và máy tính cho biết thiết bị đeo trên vai tận dụng dây lò xo để giảm trọng lượng, tiêu thụ ít pin hơn và giữ chi phí thấp.

“Các yếu tố như tường, đồ nội thất và các nhân vật ảo là chìa khóa để xây dựng thế giới ảo nhập vai, và các hệ thống VR hiện đại làm được nhiều hơn là điều khiển rung tay”, Chris Harrison, trợ lý giáo sư tại Viện Tương tác Người-Máy tính của CMU (HCII) cho biết. Đánh giá của người dùng về thiết bị đa cấp, theo báo cáo của các đồng tác giả Harrison, Fang, kỹ sư của Viện Robotics Matthew Dworman và nghiên cứu sinh tiến sĩ HCII Yang Zhang cho thấy nó thực tế hơn các kỹ thuật haptic khác.

“Tôi nghĩ rằng trải nghiệm này tạo ra những điều bất ngờ, chẳng hạn như khi bạn tương tác với lan can và có thể quấn ngón tay của bạn xung quanh nó,” Fang nói. “Thật thú vị khi khám phá cảm giác của những vật thể bất thường, chẳng hạn như một bức tượng.”

Bài viết nghiên cứu của nhóm đã được Hội nghị về các yếu tố con người trong hệ thống máy tính (CHI 2020) đặt tên là bài báo hay nhất, dự kiến ​​trong tháng này nhưng đã bị hủy do đại dịch COVID-19. Bài báo hiện đã được xuất bản trong các thủ tục hội thảo trong Thư viện kỹ thuật số của Hiệp hội Máy tính.

Các nhà nghiên cứu khác đã sử dụng các chuỗi để tạo phản hồi xúc giác trong thế giới ảo nhưng thông thường họ sử dụng các động cơ để điều khiển các chuỗi. Các động cơ sẽ không làm việc cho các nhà nghiên cứu CMU, người đã hình dung ra một hệ thống vừa đủ nhẹ để người dùng đeo và giá cả phải chăng cho người tiêu dùng.

“Nhược điểm của động cơ là chúng tiêu thụ rất nhiều năng lượng”, Fang nói thêm. “Chúng cũng nặng.”

Thay vì động cơ, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các thiết bị rút lại lò xo, tương tự như các loại được nhìn thấy trong chuỗi khóa hoặc huy hiệu ID. Họ đã thêm một cơ cấu ratchet có thể được khóa nhanh chóng bằng một chốt điều khiển bằng điện. Các lò xo, không phải động cơ, để giữ dây taut. Chỉ cần một lượng nhỏ năng lượng điện để tham gia vào chốt, vì vậy hệ thống này tiết kiệm năng lượng và có thể được vận hành bằng nguồn pin.

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm với một số chuỗi và vị trí chuỗi khác nhau, cuối cùng kết luận rằng việc gắn một chuỗi vào mỗi đầu ngón tay, một vào lòng bàn tay và một ở cổ tay mang lại trải nghiệm tốt nhất. Cảm biến Leap Motion, theo dõi chuyển động của tay và ngón tay, được gắn vào tai nghe VR. Khi nó cảm nhận được rằng bàn tay của người dùng ở gần một bức tường ảo hoặc chướng ngại vật khác, các bánh xe được tham gia vào một chuỗi phù hợp với các vật thể ảo đó. Các chốt buông ra khi người rút tay.

Toàn bộ thiết bị nặng chưa đến 10 ounce. Các nhà nghiên cứu ước tính rằng một phiên bản sản xuất hàng loạt sẽ có giá dưới 50 đô la.

Fang cho biết hệ thống này sẽ phù hợp với các trò chơi VR và trải nghiệm liên quan đến việc tương tác với các vật cản và vật thể, như một mê cung. Nó cũng có thể được sử dụng cho các chuyến thăm bảo tàng ảo. Và trong một thời gian khi việc ghé thăm các cửa hàng bán lẻ không phải lúc nào cũng có thể, “bạn cũng có thể sử dụng nó để mua sắm trong một cửa hàng nội thất”.

Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Carnegie Mellon . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.