Meta разрабатывает тактильные перчатки для VR и AR

  • 17 ноября, 2021

Meta поделилась подробностями своего долгосрочного исследования тактильных перчаток с силовой обратной связью для VR и AR.

Большинство современных VR шлемов поставляются с парой отслеживаемых ручных контроллеров с базовой вибрацией. Некоторые шлемы виртуальной реальности, такие как Meta’s Quest 2, также поддерживают отслеживание рук без контроллера, но отсутствие какой-либо формы тактильной обратной связи ограничивает его полезность. За прошедшие годы появилось множество стартапов VR-перчаток и краудфандинговых кампаний, но большинство из них обеспечивают только вибрацию. Перчатки, которые фактически ограничивают пальцы в ответ на виртуальный объект - так называемая силовая обратная связь - в настоящее время стоят от 5000 долларов, что на самом деле значительно ниже, чем у предыдущих устройств.

Meta заявляет, что ее цель - разработать «мягкие, легкие, стильные, удобные, доступные, прочные и настраиваемые» перчатки, способные имитировать «ряд сложных, тонких ощущений для пользователя, таких как давление, текстура и вибрация для создания эффекта «ощущения виртуального объекта руками».

Компания заявляет, что эта цель требует от ее исследовательской группы Reality Labs «новаторских разработок во многих научных и инженерных дисциплинах»:

Микрожидкостные приводы

Чтобы имитировать текстуру виртуальных объектов, в перчатках сегодня используется набор крошечных вибромоторов. Как и в случае с пикселями на экранах, большее количество двигателей означает более точное воссоздание ощущения виртуальных объектов. Мета говорит, что традиционные механические двигатели «слишком большие, дорогие и энергоемкие, чтобы воспроизводить реалистичные тактильные ощущения», поэтому четыре года назад она поручила своим исследователям начать работу над мягкими, гибкими приводами, сделанными из «совершенно новых материалов».

Исследователи обратились к новым технологиям, таким как мягкие материалы на протезах конечностей и микрофлюидики, используемые в передовых медицинских диагностических устройствах. Мета утверждает, что они совершили прорыв в области пневматических приводов, использующих воздух для создания обратной связи, и электроактивных приводов, которые изменяют форму или размер в электрическом поле.

«Что отличает нашу работу от более широкой области микрофлюидики в целом, так это то, что мы делаем упор на создание очень легких, удобных и быстрых вещей».
микрожидкостные приводы для vr перчаток

Meta утверждает, что для управления этими новыми приводами она создает первый в мире высокоскоростной микрожидкостный процессор - «крошечный микрожидкостный чип на перчатке, который управляет воздушным потоком и перемещает приводы, сообщая клапанам, когда и как далеко открываться и закрываться».

Тактильный рендеринг

Чтобы знать, какие исполнительные механизмы активировать в данный момент, необходимо высокоточное отслеживание рук, но также необходима система для интерпретации формы, текстуры, веса и жесткости виртуальных объектов, которых в данный момент касается пользователь.

Исследователи работают над алгоритмами «тактильного рендеринга», которые взаимодействуют с физическими движками (присутствующими в игровых движках), чтобы отправлять правильные инструкции перчаткам. Это влечет за собой «моделирование физики прикосновения» с учетом ограничений оборудования и невозможности помешать пользователю проводить руками через виртуальные стены и столы. По словам Meta, это требует глубокого понимания мультисенсорной интеграции - науки о том, как мозг объединяет информацию от нескольких органов чувств для понимания мира.

тактильный рендеринг в виртуальной реальности

Meta утверждает, что опыт виртуальной реальности может использовать мультисенсорную интеграцию с точным временем, чтобы обмануть мозг, чтобы он испытал ощущение удержания веса, «осторожно потянув за кожу пальцев пользователя с помощью исполнительных механизмов для имитации рывка силы тяжести» наряду со зрительными и слуховыми сигналами.

«Наш мозг действительно хорошо воспринимает немного тактильного сигнала, немного визуального сигнала, немного слухового сигнала и объединяет все это вместе, чтобы действительно почувствовать ощущения и убедиться, что в теле присутствует объект.

В будущем исследователи видят инструменты для создания тактильных материалов точно так же, как сегодня для игр создается визуальный и аудиоконтент.

Умный текстиль и новое производство

Мета хочет, чтобы тактильные перчатки были легкими, мягкими и очень прочными, а не жесткими, тяжелыми и неудобными. Специалисты по материалам работали над новыми удобными и гибкими материалами, «настроенными на молекулярном уровне для получения новых функциональных возможностей» - в этой области, называемой «умный текстиль».

Исследователи изучают, «как встроить в одно и то же волокно или ткань несколько функций, включая проводящие, емкостные и сенсорные, и сделать их более тонкими и удобными для ношения».

новые материалы для производства устройств vr

Прототип перчаток в настоящее время изготавливается с использованием полуавтоматического процесса, требующего «квалифицированных инженеров и техников, которые производят подсистемы и собирают перчатки в основном вручную». Однако производство таких перчаток в больших масштабах потребует совершенно новых автоматизированных производственных технологий, предупреждает Meta. В идеале, для «максимальной тактильной точности и комфорта» перчатки должны изготавливаться на заказ с учетом формы и размера руки покупателя.

Горизонт десятилетнего масштаба

Мета описывает это исследование как «лунный выстрел», который в настоящее время «дает представление о том, как будут выглядеть наши цифровые миры через 10-15 лет».

«Когда мы начали проект тактильных перчаток, мы спросили себя, можем ли мы создать доступное для массового производства потребительское устройство, позволяющее людям работать с любым осязаемым интерфейсом в любом месте.
Мы не смогли бы этого сделать - не без изобретения новых материалов, новых датчиков и исполнительных механизмов, новых методов интеграции и систем, новых алгоритмов рендеринга, новых физических движков, список можно продолжить. Это было просто невозможно, но мы проложили правдоподобный путь, который может позволить нам попасть туда».

Другими словами, не ждите этого от продукта в ближайшее время.

Как и в случае с большинством исследовательских витрин Meta, это, вероятно, предназначено для привлечения исследователей мирового класса в команду Reality Labs с целью набора людей, способных совершить прорыв, необходимый для того, чтобы однажды предоставить потребителям подобные инновационные технологии.