Разработано устройство, позволяющее получить максимально натуралистичное ощущение твердых поверхностей в виртуальной реальности

Современные системы виртуальной реальности могут создавать захватывающие визуальные образы, однако точная передача тактильных ощущений пока создает изобретателям проблемы. Особенно сложно адекватно передать прикосновения к таким предметам, как стены, бытовые приборы и мебель. В новом устройстве, разработанном в Университете Карнеги — Меллона, используются несколько струн, прикрепленных к руке и пальцам, для имитации ощущения препятствий и тяжелых предметов. Доклад об изобретении опубликован в числе других материалов конференции «Человеческий фактор в компьютерных системах» (CHI 2020) на ресурсе Association for Computing Machinery’s Digital Library.

Блокируя струны в тот момент, когда рука пользователя приближается к точке, где в реальности произошло бы соприкосновение с предметом, например, к виртуальной стене, устройство имитирует ощущение прикосновения к ней. Натяжение струн регулируется по отдельности и достаточно точно, чтобы можно было «ощупать» виртуальные предметы со сложной поверхностью, к примеру скульптуру, или «взяться» за перила. Механизм позволяет также ощущать значительное сопротивление: скажем, с усилием подвинуть какую-то мебель или «дать пять» виртуальному персонажу.

Специальная конструкция этих струн позволяет уменьшить вес, потреблять меньше энергии аккумулятора и делать конечный продукт не слишком дорогим для потребителя. Все устройство весит менее 300 граммов, а серийная версия, как полагают авторы, будет стоить не более 50 долларов. При этом, если верить оценке пользователей, новое устройство реалистичнее, чем протестированные аналоги из числа уже существующих.

В отличие от них, система предполагается достаточно легкой, чтобы быть носимой. Поэтому авторы изобретения не используют тяжелые и потребляющие много энергии движки, а вместо них воспользовались подпружиненными ретракторами, подобными тем, которые можно увидеть на брелках. Они добавили храповой механизм, который можно быстро заблокировать с помощью электрически управляемой защелки. Пружины, а не моторы, натягивают струны. Для включения защелки требуется лишь небольшое количество электроэнергии, поэтому система является энергосберегающей и может работать от не слишком объемной батареи.

Исследователи экспериментировали с рядом различных струн и их размещением, в итоге заключив, что прикрепление одной струны к каждому кончику пальца, одной к ладони и одной к запястью обеспечило наилучший результат. Датчик Leap Motion, который отслеживает движения рук и пальцев, прикреплен к гарнитуре VR.

Когда он чувствует, что рука пользователя находится рядом с виртуальной стеной или другим препятствием, храповые механизмы последовательно включаются так, как это необходимо для конкретных виртуальных объектов. Защелки отключаются, когда человек убирает руку.

Кроме очевидного использования для VR-игр, устройство может оказаться востребовано в сфере развития интернет-торговли, для культурно-просветительских проектов, таких как виртуальные музеи, или в программах медицинской реабилитации.