Роботизированные перчатки позволяют ощутить виртуальную реальность.

08-06-2017

Инженерами из Калифорнийского университета в Сан-Диего технология изготовления мягких роботов была использована в создании легких и гибких перчаток, позволяющих пользователям ощутить тактильный отклик при взаимодействии с виртуальной реальностью. Эти перчатки уже показали свою способность реалистичной симуляции тактильных откликов при игре на пианино с виртуальной клавиатурой.

                                         

Результаты нового исследования, находящиеся на стадии прототипа, были представлены инженерами на конференции Electronic Imaging, Engineering Reality for Virtual Reality в Бурлингейме (Калифорния).

В настоящее время пользовательские интерфейсы виртуальной реальности несколько отдалены от пользователя, поскольку он не ощущает поверхностей и объектов виртуального пространства. По словам исследователя Юргена Шульца (Jurgen Schulze) из института Qualcomm Institute Калифорнийского университета в Сан-Диего, это не реалистичный способ взаимодействия, ведь пользователь не может ничего коснуться. Новая разработка позволяет пользователям тактильно ощущать виртуальную реальность подобно реальности физической.

Другие команды исследователей также работали над перчатками в качестве интерфейса виртуальной реальности. Но они слишком громоздкие и изготовлены из тяжелых материалов, таких как металл. Разработанные инженерами новые перчатки содержат мягкий экзоскелет, оборудованный мягкими мышцами, предназначенными для роботов, который делает их намного легче и удобнее в использовании.

Майкл Толли (Michael Tolley), профессор механической инженерии в Jacobs School of Engineering Калифорнийского университета в Сан-Диего, также являющийся ведущим автором рассматриваемого исследования, отмечает, что первый прототип новых перчаток оказался на удивление эффективным. По его словам, конечной целью разработчиков является создание девайса, обеспечивающего «более насыщенный опыт» взаимодействия с виртуальной реальностью. Новая разработка потенциально может найти себе применение не только для видеоигр и других цифровых развлечений, но и в хирургии.

Рассматриваемая система состоит из трех основных компонентов. Сенсор Leap Motion определяет положение и движение рук пользователя. Специальный струйный распределительный щит контролирует движения перчаток. Предназначенные для использования в мягких роботах компоненты в рассматриваемых перчатках для виртуальной реальности раздуваются и сдуваются, имитируя тем самым мышечные усилия, которые были приложены пользователем в пространстве виртуальной реальности. Система взаимодействует с компьютером, на дисплее которого отображается виртуальная клавиатура пианино на фоне реки и деревьев.

Один из ключевых элементов конструкции перчаток является своего рода компонентом мягких роботов и называется мышцей Mckibben — латексные полости с плетеным материалом. Искусственные мышцы откликаются на усилия, создаваемые перемещением пальцев пользователя. Распределительный щит управляет мышцами, раздувая и сдувая их.

Исследователями была напечатана при помощи 3D-принтера форма (молд) для создания мягкого экзоскелета предназначенных для виртуальной реальности перчаток. Это, как отмечают исследователи, сможет облегчить производство таких девайсов и сделать возможным их массовое производство. В качестве материала экзоскелета исследователями был использован силиконовый каучук с полосами Velcro в местах соединений.

Инженеры провели неформальное пилотное исследование, в котором принимали участие 15 пользователей. В их числе — 2 эксперта в сфере виртуальной реальности. Все участники исследования попробовали тестовый образец, позволяющий им играть на пианино в виртуальной реальности. Все исследователи согласились с тем, что новые перчатки повышают уровень погружения в виртуальную реальность. Они высоко оценили новую разработку, назвав ее «очаровывающей» и «изумительной».

Инженеры работают над тем, чтобы сделать перчатки для виртуальной реальности дешевле, менее громоздкими и более компактными. Они также надеются на возможность обойтись вообще без девайса Leap Motion, что позволило бы сделать рассмотренную выше систему более компактной.

В августе 2016 года сообщалось о перчатках Dexmo, позволяющих коснуться виртуальной реальности. В конце июня минувшего года рассматривались также улучшающие игровой опыт перчатки Contact CI. Об удивительных музыкальных перчатках, превращающих в синтезатор любую поверхность, также рассказывалось весной 2016 года. Перчатку Hands Omni с обратным откликом, расширяющую грань виртуальной реальности, показали еще в апреле 2015 года. Поэтому новая разработка — хотя и не первый, но очередной важный шаг в направлении приближения ощущений пользователя от виртуального пространства к реальным.