科技/有片| 柔性機械人袖套利用氣囊提供更佳虛擬觸感

[星島綜合報道] 為了讓虛擬實境(VR)環境更顯真實,能在虛擬世界中感受到觸覺的體驗無疑是很重要的。一種特殊的袖套或許很快就能實現這一點,並透過空氣而非電動摩打來提供觸覺回饋。

目前大多數觸覺回饋系統中,觸碰的感覺主要透過一組小型摩打式致動器來實現,這些致動器會對皮膚進行振動。根據振動的強度、持續時間及順序,可以模擬如輕敲、撫摸或擠壓等感覺。

另一種替代方案則是用重量更輕、結構更簡單且能效更高的充氣彈性體袋取代摩打。這些氣動致動器通過選擇性充氣和膨脹來模擬觸感,當它們膨脹時會向下壓迫皮膚。

IMG_3253

為了在充氣時提供足夠的向下壓力,致動器需要防止向其他方向膨脹。因此,這類系統通常被集成到帶有剛性部分的相對笨重的外骨骼中,以引導氣囊的膨脹方向。

這正是 Haptiknit 系統的特點所在。該系統由史丹福大學教授Allison Okamura領導的團隊開發,並與麻省理工學院(MIT)的研究人員合作完成。

目前的原型是一款袖套,內含總共八個氣動致動器,分為兩排各四個。每個氣囊可透過一根連接到臂部的小型電池供電幫浦的細管單獨充氣和放氣。

袖套的主要部分由尼龍和棉纖維編織而成。而在放置致動器的圓盤形區域,則額外加入了熱塑性纖維。當編織過程完成後,研究人員對這些區域加熱,促使熱塑性纖維熔化並在冷卻時硬化,形成剛性殼體以容納致動器,進而引導其膨脹方向朝向穿戴者的皮膚。

Allison Okamura教授表示:「柔性機械人領域的一大挑戰在於如何將硬性材料與柔性材料結合在一起,它們往往容易分層脫落。但是,將這些纖維編織到一起後,可以實現硬性部分與柔性部分的完全無縫過渡,因為它是一塊連續的織物。」

在技術評估中,研究團隊用 Haptiknit 袖套和一組類似的八個摩打致動器對32位志願者進行測試。結果顯示,使用 Haptiknit 系統時,受測者更能準確辨別手臂上虛擬輕觸的位置。

此外,這款袖套還成功模擬了虛擬撫摸的感覺,通過按順序激活氣囊逐一實現。更重要的是,參與者表示該設備舒適且易於使用,這項技術未來或許可以應用於 VR 之外的其他領域。

圖片:MIT Self-Assembly Lab

T10

科技|VR新技術用手掌作觸控介面 準確率逾九成半

 

[星島綜合報道] 卡內基梅隆大學的研究人員開發了一種名為EgoTouch的技術,使虛擬實境(VR)用戶能將自己的手掌作為觸控介面。該系統由博士生Vimal Mollyn及其團隊在該校的人機互動研究所(Human-Computer Interaction Institute)研發,旨在取代傳統的「空中」介面,提供更快速、準確且符合人體工學的操作方式。

傳統的身體介面通常需要特殊的深度感測攝影機來追蹤真實世界中手部的位置,而EgoTouch僅利用VR頭戴裝置中已有的RGB光學攝影機即可運作。當用戶的手指按壓在手掌上時,攝影機會捕捉到由此產生的陰影和皮膚變形。透過將這些視覺指標映射到虛擬手掌上的介面,系統能夠確定用戶在VR世界中選擇的選項。

為了訓練該系統的演算法,研究團隊邀請志願者在佩戴頭戴式RGB攝影機的情況下,用食指按壓手掌的不同位置。手指下方安裝了不可見的觸控感測器,將攝影機數據與感測器數據匹配,使演算法學習不同視覺特徵與觸控位置、力度和持續時間之間的關聯。該訓練過程涵蓋了不同膚色、毛髮密度和光照條件的情境。

測試結果顯示,EgoTouch在檢測手掌觸控位置的準確率達96%,誤報率約為5%。在判斷觸控力度(輕觸或重壓)方面,準確率達98%,並能識別按壓、抬起和拖曳等觸控動作。

Mollyn表示:「這是首次僅使用所有頭戴裝置中已有的攝影機的系統。我們的模型無需校準,開箱即用。現在,我們可以基於先前的皮膚介面研究,將其實現。」

EgoTouch的開發有望提升VR用戶的互動體驗,提供更自然且直觀的操作方式,減少對手持控制器的依賴,並避免在視野中出現干擾性的選單。

圖片:卡內基梅隆大學

T10