今年已成功申請到多項專利,現(xiàn)正開發(fā)新技術,想要制作VR力反饋手套。
手套可能是VR輸入的最終目標。“觸覺手套”一詞通常指手指上帶有振動馬達的手指追蹤手套。然而,力反饋手套通過限制手指對模擬物體或物體表面的反應而走得更遠。
Facebook此前的研究涉及一種觸覺手套,但沒有涉及力反饋手套。然而,這三項專利讓我們得以深入了解該公司的一些幕后研究。
注意,這不是申請文件,而是實際授予的專利證書。
微流體
今年3月,美國專利商標局發(fā)布了Facebook的一項VR體感手套專利,專利中指出這是一種“帶有毫米或更小直徑的氣動囊袋的軟材料”。通過控制每個細小氣囊的氣體流動,能夠為用戶的手部提供不同力度的體感反饋。
專利中還寫道,當氣囊的壓力增加,手套可以“阻止或激活用戶在虛擬空間中與虛擬對象接觸的的手指運動”?!袄?,如果用戶的手指碰到了虛擬空間中的虛擬物體(例如虛擬墻),觸覺組件就會阻礙手指的運動。”
當壓力高的時候,手套還可以模擬用戶手指的具體觸覺,同時也會通過控制手指的自由移動來模擬物品的形狀。在動作追蹤方面,專利中指出它可通過紅外光LED和攝像頭傳感器的方式定位,與Oculus手柄方式相似。
硬/軟觸碰模擬
今年6月,F(xiàn)acebook獲得了另一項與觸覺手套有關的專利,名為“觸覺設備”,可以模擬虛擬物體的硬度。
至今,幾乎所有的手套都計劃用振動微電機來模擬觸摸虛擬物體的感覺,然而,這個理念并不現(xiàn)實。而這項專利中的手套使用的是金屬片陣列,通過模擬用戶手指觸碰物體時感受到的作用力,動態(tài)實時傳達到用戶的手指。
當手指碰到按鈕等堅硬的物體時,金屬片將抗拒手指施加的壓力,當碰到比較有彈性的物體時,金屬片會提供較少的力反饋,模擬柔軟的感覺。
氣動囊袋
上周,F(xiàn)acebook又獲得了一項專利。這一次的設計理念是力反饋微流體的另一種方式:氣動控制的觸覺機制,內部結構嵌套,用于觸覺反饋。
手套上有一組堆疊的“氣囊”,由“耐用、耐穿刺的材料,如熱塑性聚氨酯(TPU)”制成。通過控制氣囊的氣體量,可以改變對手的作用壓力:“用戶的手指可能在壓力的作用下變得僵硬挺直,甚至下彎或上翹(例如,推和拉的感覺)?!边@種氣動技術可以產生更高的壓力,模擬更劇烈的體感,甚至可以擠壓手指,不只是簡單地限制作用。專利文件描述了在VR游戲中的使用方式:
“在現(xiàn)實生活中,拉弓時,手指會受到巨大的力量。因此,在虛擬現(xiàn)實中,可穿戴設備上也需要創(chuàng)建強烈的觸覺刺激體驗?!?
這樣一個系統(tǒng)不可能在一周內只使用幾個小時,專利中稱:“通常每使用一次會需要氣囊在不通氣壓之間轉換數(shù)百次甚至數(shù)千次,因此氣囊的材料不僅需要耐用,也要能夠快速在兩種狀態(tài)之間切換?!?
我們離目標還有多遠?
在2016年的Oculus Connect 3上,Oculus首席科學家Michael Abrash對VR技術的未來做出了一系列預測。其中一項主張是,在未來“至少5年”內,今天的VR控制器大概將成為最先進的技術,也“可能”更長。Abrash預測控制器可能是“VR的鼠標”,甚至在“40年后”仍然如此。他接著說:
“我認為觸碰式控制器被取代的唯一可能性在于,出現(xiàn)新技術可以讓用戶直接把手當做物理操作桿,然而我并不認為未來5年會出現(xiàn)這種技術,因為它需要觸覺和運動技術,而這些現(xiàn)在都遙不可及?!?
然而,在2018年的Oculus Connect 5上,當重新審視這些預測時,Abrash改變了他的看法:
“我仍然不認為它會在未來4年內發(fā)生,但一些有趣的改變正在悄然發(fā)生。[……]我相信,10年內,我們應該會擁有觸覺之手?!?
Abrash已經從專利理念的相關研究,或者說Facebook正在進行的一些類似研究中領會了最新的指導方針。當然,像Facebook這樣規(guī)模的組織總是對許多從未見過實際用途的想法申請專利。
其他的力反饋手套如HaptX和Dexmo已經投入市場,但這些都是針對企業(yè)市場與五位數(shù)的價格標簽。Facebook更關注消費者市場和可承受性,很可能正在研究如何大規(guī)模生產出價格適中的產品。
Facebook Reality Lab是由Abrash領導的VR/AR研究部門,多年來一直在大舉招聘。在Facebook的電話采訪中,該公司提到了為VR/AR研究增加投資。
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