VR-рукавичку оснастили автономними пневматичними актуаторами

Південнокорейські інженери створили VR-рукавичку, здатну передавати відчуття від фізичного контакту з віртуальними об'єктами за допомогою пневматичних актуаторів на кінчиках пальців. На відміну від інших схожих розробок, у новій рукавичці використовуються електростатичні пневматичні актуатори, які не потребують додаткового насоса для роботи, розповідають автори статті в журналі.

Пристрої віртуальної реальності вже пройшли етап становлення і серійно виробляються багатьма технологічними компаніями. Тим не менш, вони все ще володіють «дитячими хворобами» - принциповими технічними недоліками, що не дозволяють абсолютно правдоподібно імітувати реальність. Один з ключових таких недоліків полягає в тому, що вони практично нездатні передавати відчуття від фізичного контакту з віртуальними об'єктами. Поширені VR-контролери можуть лише вібрувати, коли користувач стикається з предметом, але це не можна назвати повноцінною імітацією.

Для вирішення цієї проблеми інженери давно працюють над створенням VR-рукавичок та інших пристроїв, здатних імітувати фізичний контакт більш точними способами. Наприклад, деякі з них не дають пальцям стискатися за допомогою електростатичних гальм, а інші імітують удари, надуваючи повітряні камери. Другий спосіб технічно простий і досить часто застосовується, але він вимагає використання зовнішнього насоса для надування камер. Чха Ен-Су (Youngsu Cha) з Корейського інституту науки і технологій та його колеги створили автономну рукавичку з пневматичними актуаторами, що не вимагає додаткового насоса.

В якості актуаторів інженери використовували досить незвичайну конструкцію. Вона являє собою плоске коло з герметичним внутрішнім об'ємом. На нижній і верхній внутрішніх поверхнях актуатора розташовуються два електроди. Коли на електродах з'являється напруга, між зарядами протилежного знака на різних електродах з'являється електростатична напруга. Через це обсяг камери на краях актуатора зменшується, і повітря, що витісняється з них, змушує центральну частину актуатора надуватися. Такі актуатори встановлені на великому, вказівному та середньому пальцях.

Крім актуаторів у рукавичці встановлено 11 п'єзоелектричних датчиків, що дозволяють вимірювати рухи різних частин кисті руки. Вони працюють завдяки тому, що навіть при невеликій деформації датчика в ньому виникає струм, який реєструється і передається керуючій програмі через Bluetooth. Після того, як показання датчиків показують, що пальці користувача опинилися в зоні віртуального предмета, програма дає актуаторам команду на активацію, що дозволяє імітувати дотик.

Розробники перевірили роботу рукавички на прикладі віртуальних шахів. Під час експерименту добровольцю вдалося переставити фігури між різними клітинами дошки, зобов'язуючи їх у руці.

Крім різних пристроїв для фізичної імітації контакту з віртуальними об'єктами існує також альтернативний підхід з електростимуляцією м'язів. Наприклад, у 2017 році німецькі інженери показали, як електростимуляція може імітувати зіткнення з віртуальними стінами. А інженери з Samsung використовували електростимуляцію для обману вестибулярного апарату і створення відчуття нахилу.