手柄可以扔了?适用于AR的触觉力回馈解决方案诞生

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德国波茨坦的Hasso-Plattner-Institut人机交互实验室的研究人员,近期公布了一段视频,视频展示了一种适用于AR头显的可穿戴触觉技术的解决方案。

其演示是通过一种轻量级电肌肉刺激设备(简称:EMS)来完成的,其原理是通过为手臂肌肉提供较低的电流,从而让处于双手免提状态的AR头显用户在与虚拟物体交互时也能体验到强制反馈,在接触到物理对象时也能感受到额外的力量。

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值得注意的是,力反馈并非单单针对虚拟物体而言,同时也包括虚拟物体与现实物体的碰撞等。

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研究人员通过Hololens头显展示了这套方案,其拥有一个背包系统,里面包含一台运行Unity的笔记本电脑,一台内置电池的EMS设备,同时还有连接到手臂的医用级电极贴,以及视觉标记贴纸等部分组成。

“这套系统最大的优势是既增加了力反馈,同时还不影响用户双手的正常操作。”研究人员如此说道。

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左:Hololens手柄,右:Magic Leap One手柄

我们知道,HoloLens和即将发售的Magic Leap One都包含一个操控手柄,前者仅具备点击等简单的操作,后者是一个支持6DoF的多功能手柄。虽然这两款AR头显都具备手势识别的功能,但是对于AR头显的佩戴者来讲,他们并没有一种有效的方式来感知周围的世界,尤其是力度回馈方面。

根据今年在蒙特利尔召开的ACM CHI会议上的论文,这个基于EMS的系统通过低压电流来刺激用户的手腕、肱二头肌、肱三头肌以及肩部肌肉,从而来模拟出“虚拟的回馈感”。

通过上方的视频我们能看出,用户在和虚拟对象交互式可以感知到这种力度回馈,并且虚拟物体和现实世界的物体发生碰撞时,仍旧能感受到力回馈,例如上面的将沙发推到墙角时就会停止并且有力回馈。这种新颖的力回馈方式,可以看作是混合现实中一种非常棒的交互方式。

从视频中我们还可以看出,EMS这套力反馈系统是在力反馈方面确实能够提升操控体验,主要是其不影响双手的正常操作。

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用真实水杯模拟虚拟旋钮进行操控

除了推动虚拟沙发的案例比较生动外,视频中通过实体水杯来当作虚拟旋钮也得到很好的体验,当旋虚拟钮调整至最大刻度时,手臂就会感受到力回馈。视频中也演示了一个托盘滚球式的MR游戏、类似弹簧装置的模拟器以及密室逃生模拟器。

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MR虚拟托盘游戏

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密室逃生模拟器

不过,这套系统也有一些不足之处,由于每个用户的肌肉感知区域不同,因此必须在每次使用之前经过精准的电极位置校准。长时间佩戴这套系统也会带来肌肉疲劳,并可能会带来不同程度的皮肤不适感。

虽然还只是初期的模型试验,虽然该技术也将有很长的路要走,但其术无疑给未来混合现实的交互提供了一种设计思路。同时,我们在物理世界也应该谨慎的使用EMS设备,毕竟这种通过电刺激一旦使用不当就会带来不适。

5.FullCouchInteractions

推动虚拟沙发的过程、和虚拟沙发达到物理边界时都有力反馈

就AR而言,我们注意到很多用户在讨论他们该如何享受到EMS带来的正面作用,就像有用户评论说:我可以感觉到沙发停止时很难移动(我们基于EMS的静摩擦力效果)。

一位在MR领域工作的用户体验设计师讲到,“我们应该尽可能将这种触觉物理学和预期的物理学结合起来,而不仅仅是其夸大其词。”

实际上,我们仍然可以可以通过多种方式将增强触觉应用到AR可穿戴设备中。在VR领域,触觉手套和穿戴式触觉背心已经变得相对主流,但适用在AR中依然显得有些格格不入,尤其是它那硕大的穿戴设备。

虽然我们并不能确定,AR可穿戴设备未来到底会朝着哪个方向去发展,但无论如何都不会脱离轻便、实用这两个方面。

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