在科技日新月異的今天,人類對于沉浸式體驗的追求從未停歇。從最初的二維平面顯示到三維立體影像,再到如今的虛擬現實(VR)與增強現實(AR)技術,每一次技術的飛躍都極大地拓寬了我們的感知邊界。
而今,一個更為顛覆性的時代正悄然來臨——觸覺技術的革新,正引領我們步入一個能夠“觸摸”虛擬世界的全新紀元。
想象一下,在虛擬環境中,你不僅能夠看見、聽見,甚至還能真實地感受到物體的形狀、質地乃至溫度變化,這無疑是對傳統感官體驗的一次革命性拓展。
這不是魔法,而是「感官欺騙術」。其中,力反饋手套作為觸覺技術的集大成者,正逐步揭開其神秘面紗,讓“空氣也能捏”的科幻場景成為現實。
真實案例拆解:觸覺手套如何騙過大腦?
Meta的黑科技:用空氣「捏」出觸覺
Meta的Facebook Reality Labs(RL)
如何接觸虛擬世界。觸摸虛擬世界是一種什么樣的體驗?Meta給出的答案:在手套內嵌微型氣囊,充氣后壓迫手指皮膚,模擬觸碰物體的壓力(像被微型章魚觸手包裹)。
Meta RL研究科學家Andrew Stanley指出,「對于VR或AR的觸覺互動來說,執行器需要非常迅速地對指尖進行加壓,而利用空氣就可以做到。」
觸覺手套的基本結構由分散在手掌側的數百個傳感器以及向其傳遞觸覺的“執行器”組成。通過編程可自定義氣囊膨脹節奏,實現「輕撫花瓣」或「握緊刀柄」的不同反饋。
精確構建畫面的觸覺「渲染」
Meta RL還推出了一種新的渲染軟件,能夠根據手的位置和對虛擬環境的理解,包括其中虛擬物體的紋理、重量和硬度,在準確的時間向手上的執行器發送正確的指令。
結合聽覺、視覺和觸覺的反饋
在2017年底的一項實驗中,Meta RL使用指尖上的單一振動觸覺設備,在VR中的一系列不同材料制成的虛擬球體(木頭、大理石、泡沫)從空中落下時提供觸覺反饋。當每個球體落到受試者的虛擬手指尖上時,都有獨特的視覺、聽覺和觸覺反饋提示。
SenseGlove Nova 2:工業級的「虛擬觸感」
https://www.senseglove.com/
通過電磁控制摩擦力,機械線將不同大小的力傳遞到指尖,Nova2可以使用各種虛擬物體(從堅固的發動機和工具到易碎的燈泡)來增強訓練模擬。
用微型馬達在指尖振動反饋還原砂紙、絲綢等紋理觸感。嵌入振動觸覺致動器,使Nova2能夠呈現逼真的按鈕點擊、振動和沖擊模擬的感覺。
借助Nova2,設計師可以在VR中「徒手」調整零件裝配緊密度,實時感受機械結構的物理反饋。
有 4 個傳感器用于捕捉拇指、食指、中指和無名指的屈伸,還有 1 個傳感器用于捕捉拇指的外展和內收。將基于傳感器的手指跟蹤與計算機視覺手部跟蹤算法相結合。
極客狂歡:LucidGloves開源手套
項目鏈接:https://github.com/LucidVR/lucidgloves
LucidGloves 是一款開源的VR觸覺反饋手套項目,由 LucidVR 團隊開發,旨在提供一種手指追蹤手套,讓你在虛擬現實中直接使用雙手。這款手套通過 Arduino 或 ESP-WROOM-32 板實現硬件控制,并通過串口、藍牙或即將支持的BLE進行通信,與 SteamVR 兼容,借助 OpenGloves 驅動實現。
項目不僅提供了固件代碼,還包括了原型 3 至 4 的 3D 打印文件,讓愛好者可以自行搭建和定制自己的 VR 手套。
開源設計:所有設計文件、代碼和構建指南都免費公開
力反饋功能:通過線纜系統提供手指阻力模擬
手指追蹤:使用柔性傳感器或IMU進行精確的手指運動追蹤
模塊化設計:可根據需求定制不同功能模塊
低成本:相比商業VR手套解決方案價格大幅降低
YouTube 上提供了組裝手套的說明和視頻教程:https://www.youtube.com/c/lucas_vrtech
學生黨動手實驗室
30分鐘觸覺Demo:用橡皮筋「欺騙」感官
材料:手套、橡皮筋、壓力傳感器(可用手機陀螺儀替代)
步驟:將橡皮筋纏繞在指尖,連接傳感器
當VR中抓取物體時,橡皮筋繃緊產生阻力
效果:成本10元,卻能驗證「觸覺增強操作信心」的核心價值。
全球領先院校的創新應用
隨著技術的不斷進步,力反饋手套及其背后的觸覺技術將擁有更加廣闊的應用前景。在游戲娛樂領域,玩家將能夠享受到前所未有的沉浸式游戲體驗,在醫療培訓方面,可以幫助醫生在虛擬環境中進行手術練習。
我們有理由相信,在不久的將來,力反饋及其背后的觸覺技術將成為連接虛擬與現實世界的橋梁,開啟一個全新的觸覺交互時代。在這個時代里,空氣也能被“捏”,虛擬與現實將不再有明顯的界限,人類對于感知世界的探索也將達到前所未有的深度與廣度。
延伸資源包
論文推薦:
《The Effect of Haptic Feedback on Performance in Virtual Reality》(Smith et al.— ACM CHI 2022)
《Ethical Considerations in Haptic Interface Design》(IEEE Transactions on Haptics 2021)
工具庫:
Unity Haptics SDK:快速添加振動、阻力效果
觸覺素材庫:Haptic Studio(含200+預設觸感波形)
「觸覺是VR缺失的最后一環,而設計師將是補全它的魔法師。」
—— 你的下一個原型,準備讓用戶「摸到」設計了嗎?
轉載:welldesign藝術設計
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