來(lái)源：映維網(wǎng) 作者 夢(mèng)秋
觸覺(jué)技術(shù)為增加虛擬現(xiàn)實(shí)的真實(shí)感提供了一個(gè)巨大的機(jī)會(huì)。事實(shí)上，用于游戲和仿真的觸覺(jué)控制器能夠顯著提高相關(guān)體驗(yàn)的真實(shí)性和享受性。用戶對(duì)虛擬世界的感知受到有形代理和觸覺(jué)錯(cuò)覺(jué)的極大影響，再結(jié)合視覺(jué)界面，這將有助于改變用戶的感官體驗(yàn)。
業(yè)界和學(xué)界已經(jīng)出現(xiàn)了眾多既利用觸覺(jué)反饋又利用力反饋的系統(tǒng)。過(guò)去的大多數(shù)努力都是由商業(yè)可行性和經(jīng)濟(jì)可行性驅(qū)動(dòng)，而這往往會(huì)導(dǎo)致人們更傾向于使用振動(dòng)電機(jī)來(lái)產(chǎn)生觸覺(jué)反饋，而不是更復(fù)雜的機(jī)械裝置。然而，第二種方法特別有趣，不僅因?yàn)樗诓粩喑墒?，變得越?lái)越被接受和可行，而且還因?yàn)樗軌虍a(chǎn)生非常真實(shí)的動(dòng)態(tài)特性感覺(jué)，可以模擬重量、質(zhì)量運(yùn)動(dòng)、沖擊，和阻尼振蕩。所有這一切都是傳統(tǒng)的觸覺(jué)刺激所不可能支持的感受。
日前，韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院的一個(gè)研究小組憑借名為ElaStick的項(xiàng)目獲得了“ACM UIST 2020”研討會(huì)的最佳論文獎(jiǎng)。這是韓國(guó)院校首次在大會(huì)獲得最佳論文獎(jiǎng)。
ElaStick是一款手持式力反饋控制器。在握持時(shí)，它能夠獨(dú)特地再現(xiàn)對(duì)象的柔韌性和可變形性。例如，想象一下你拿著一根柔性梁，如一把擊劍或一根釣魚竿。
柔性梁的移動(dòng)會(huì)導(dǎo)致質(zhì)心的感知偏移，而其振蕩將產(chǎn)生隨長(zhǎng)度、橫截面和材料成分而變化的獨(dú)特動(dòng)態(tài)響應(yīng)。所以，ElaStick可以作為一個(gè)可變剛度控制器來(lái)模擬由于振動(dòng)或擺動(dòng)柔性虛擬對(duì)象而產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
這是通過(guò)沿一個(gè)關(guān)節(jié)動(dòng)態(tài)改變四個(gè)自定義彈性筋的剛度來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中，所述關(guān)節(jié)能夠有效地增加和減少控制器沿兩個(gè)獨(dú)立軸（2自由度）的整體剛度。例如，有了這個(gè)裝置，我們可以創(chuàng)造一種拿著一把釣魚竿的錯(cuò)覺(jué)。釣竿前端感覺(jué)顫抖柔質(zhì)，而后端握柄則感覺(jué)僵硬結(jié)實(shí)。類似地，我們可以將剛度映射到對(duì)象的其他參數(shù)，例如長(zhǎng)度和橫截面，從而真實(shí)地渲染對(duì)象在現(xiàn)實(shí)世界中的響應(yīng)。
為了演示ElaStick控制器的潛力，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了幾個(gè)應(yīng)用程序，如上面的視頻所示。團(tuán)隊(duì)主要關(guān)注三組應(yīng)用程序。
擊劍應(yīng)用展示了設(shè)備通過(guò)兩個(gè)獨(dú)立軸渲染不同剛度的手能力。用戶可以體驗(yàn)擊劍與三種類型的剛劍，每一把都有著特定的剛度。花劍最為靈活，薄薄的矩形橫截面允許它在任何軸上彎曲。馬刀刀身較短，較硬，橫截面呈Y形，使刀鋒在垂直軸上更為堅(jiān)硬；重劍最為堅(jiān)硬，其三角形橫截面使刀鋒均勻堅(jiān)硬對(duì)于攪打機(jī)應(yīng)用，用戶可以體驗(yàn)到剛度的動(dòng)態(tài)變化。在這款應(yīng)用程序中，用戶在碗中體驗(yàn)攪打奶油。最初，面糊為液態(tài)，而且在任何方向上都是柔性。隨著時(shí)間的推移，面糊會(huì)變得更加堅(jiān)硬。最后的應(yīng)用程序展示了一種控制控制器的替代方法，并為日后定制具有可選形狀參數(shù)的控制器打開(kāi)了大門。在名為扭力器的應(yīng)用中，一個(gè)附加的物理手柄會(huì)接在彈性棒的頂端，并將設(shè)備變成一個(gè)雙手動(dòng)控制器，從而模擬用于健身的扭力器。通過(guò)彎曲設(shè)備，用戶會(huì)體驗(yàn)不同程度的剛度，類似于扭力器的重量調(diào)整。
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