今年已成功申请到多项专利,现正开发新技术,想要制作VR力反馈手套。
手套可能是VR输入的最终目标。“触觉手套”一词通常指手指上带有振动马达的手指追踪手套。然而,力反馈手套通过限制手指对模拟物体或物体表面的反应而走得更远。
Facebook此前的研究涉及一种触觉手套,但没有涉及力反馈手套。然而,这三项专利让我们得以深入了解该公司的一些幕后研究。
注意,这不是申请文件,而是实际授予的专利证书。
微流体
今年3月,美国专利商标局发布了Facebook的一项VR体感手套专利,专利中指出这是一种“带有毫米或更小直径的气动囊袋的软材料”。通过控制每个细小气囊的气体流动,能够为用户的手部提供不同力度的体感反馈。
专利中还写道,当气囊的压力增加,手套可以“阻止或激活用户在虚拟空间中与虚拟对象接触的的手指运动”。“例如,如果用户的手指碰到了虚拟空间中的虚拟物体(例如虚拟墙),触觉组件就会阻碍手指的运动。”
当压力高的时候,手套还可以模拟用户手指的具体触觉,同时也会通过控制手指的自由移动来模拟物品的形状。在动作追踪方面,专利中指出它可通过红外光LED和摄像头传感器的方式定位,与Oculus手柄方式相似。
硬/软触碰模拟
今年6月,Facebook获得了另一项与触觉手套有关的专利,名为“触觉设备”,可以模拟虚拟物体的硬度。
至今,几乎所有的手套都计划用振动微电机来模拟触摸虚拟物体的感觉,然而,这个理念并不现实。而这项专利中的手套使用的是金属片阵列,通过模拟用户手指触碰物体时感受到的作用力,动态实时传达到用户的手指。
当手指碰到按钮等坚硬的物体时,金属片将抗拒手指施加的压力,当碰到比较有弹性的物体时,金属片会提供较少的力反馈,模拟柔软的感觉。
气动囊袋
上周,Facebook又获得了一项专利。这一次的设计理念是力反馈微流体的另一种方式:气动控制的触觉机制,内部结构嵌套,用于触觉反馈。
手套上有一组堆叠的“气囊”,由“耐用、耐穿刺的材料,如热塑性聚氨酯(TPU)”制成。通过控制气囊的气体量,可以改变对手的作用压力:“用户的手指可能在压力的作用下变得僵硬挺直,甚至下弯或上翘(例如,推和拉的感觉)。”这种气动技术可以产生更高的压力,模拟更剧烈的体感,甚至可以挤压手指,不只是简单地限制作用。专利文件描述了在VR游戏中的使用方式:
“在现实生活中,拉弓时,手指会受到巨大的力量。因此,在虚拟现实中,可穿戴设备上也需要创建强烈的触觉刺激体验。”
这样一个系统不可能在一周内只使用几个小时,专利中称:“通常每使用一次会需要气囊在不通气压之间转换数百次甚至数千次,因此气囊的材料不仅需要耐用,也要能够快速在两种状态之间切换。”
我们离目标还有多远?
在2016年的Oculus Connect 3上,Oculus首席科学家Michael Abrash对VR技术的未来做出了一系列预测。其中一项主张是,在未来“至少5年”内,今天的VR控制器大概将成为最先进的技术,也“可能”更长。Abrash预测控制器可能是“VR的鼠标”,甚至在“40年后”仍然如此。他接着说:
“我认为触碰式控制器被取代的唯一可能性在于,出现新技术可以让用户直接把手当做物理操作杆,然而我并不认为未来5年会出现这种技术,因为它需要触觉和运动技术,而这些现在都遥不可及。”
然而,在2018年的Oculus Connect 5上,当重新审视这些预测时,Abrash改变了他的看法:
“我仍然不认为它会在未来4年内发生,但一些有趣的改变正在悄然发生。[……]我相信,10年内,我们应该会拥有触觉之手。”
Abrash已经从专利理念的相关研究,或者说Facebook正在进行的一些类似研究中领会了最新的指导方针。当然,像Facebook这样规模的组织总是对许多从未见过实际用途的想法申请专利。
其他的力反馈手套如HaptX和Dexmo已经投入市场,但这些都是针对企业市场与五位数的价格标签。Facebook更关注消费者市场和可承受性,很可能正在研究如何大规模生产出价格适中的产品。
Facebook Reality Lab是由Abrash领导的VR/AR研究部门,多年来一直在大举招聘。在Facebook的电话采访中,该公司提到了为VR/AR研究增加投资。
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