Електростатична рукавичка дозволить помацати об'єкти у віртуальній реальності

Швейцарські інженери створили рукавичку, що дозволяє людям відчувати фізичний контакт у віртуальній реальності завдяки електростатичним гальмам на згинах пальців і п'єзоелектричним актуаторам на їхніх кінцях. Експерименти показали, що рукавичка покращує точність маніпуляції предметами у віртуальній реальності, розповідають автори статті, представленої на конференції UIST 2018 у Берліні.

Шоломи віртуальної реальності досягли вже досить високого рівня розвитку і інженери продовжують удосконалювати їх. Наприклад, в останній рік відразу кілька виробників, у тому числі HTC і Oculus, представили автономні VR-шоломи, що виробляють всю обробку даних за допомогою вбудованого чіпа. Тим не менш, незважаючи на досить високий рівень графіки, поки всі серійні пристрої віртуальної реальності володіють недоліком, що обмежує почуття «занурення» у віртуальний світ - вони не можуть якісно імітувати фізичний контакт людини з віртуальними об'єктами.

Виробники серійних VR-шоломів намагаються компенсувати відсутність реального фізичного контакту вібрацією в контролерах, але вона лише віддалено нагадує реальний контакт. Разом з цим існує безліч дослідницьких проектів, що використовують більш складні принципи і конструкції для більшого реалізму. Найчастіше інженери створюють VR-рукавички, що дозволяють передавати навіть жорсткість віртуальних предметів, але майже завжди вони мають масивний і незручний в носінні актуаторний механізм.

Група інженерів з Федеральної політехнічної школи Лозанни і Швейцарської вищої технічної школи Цюріха під керівництвом Отмара Хіллігеса (Otmar Hilliges) створили набагато більш компактну рукавичку для імітації фізичного контакту у віртуальній реальності.

Як основу пристрою годиться звичайна рукавичка. На її великий і вказівний пальці за допомогою липучок закріплюються два електростатичних гальма. Вони являють собою дві металеві смужки, одна з яких покрита тонким шаром діелектрика. Принцип роботи гальма полягає в тому, що в звичайному стані смужки вільно ковзають відносно один одного, але при додатку напруги протилежні заряди на двох пластинах викликають електростатичне тяжіння. Інженери показали, що одне таке гальмо може в активованому стані утримувати вантаж масою два кілограми.

Гальмо дозволяє створювати опір руху руки і створювати відчуття, ніби користувач стискає предмет з певною жорсткістю. Крім того, для реалістичності інженери додали в липучки на кінцях пальців п'єзоелектричні актуатори, які на невеликий час активуються під час контакту з віртуальним об'єктом і імітують дотик до нього. Також інженери закріпили на рукавичці візуальні маркери, що дозволяють системі захоплення рухів зіставляти рухи руки і положення віртуальних об'єктів.

Інженери перевірили пристрій на добровольцях, яких просили виконати дії декількох типів, у тому числі переміщення віртуального циліндра через трубу і кидання літаючого диска. Результати експерименту показали, що застосування рукавички дозволяє підвищити точність виконання цих завдань.

Раніше інженери розробили безліч інших пристроїв для імітації фізичного контакту у віртуальній реальності, що використовують інші принципи роботи. Наприклад, німецькі інженери запропонували застосовувати електростимуляцію м'язів для імітації зіткнення з віртуальними стінами, а розробники з Samsung створили прототип VR-шолома, який завдяки електростимуляції обманює вестибулярний апарат і передає відчуття руху. Крім електростимуляції є і розробки, що використовують більш звичні принципи, такі як куб з пропелерами, що передають зусилля в руку, або надувна куртка, яка імітує удари по тілу.