Facebook收购oculus VR已经七年了。上，该公司将虚拟现实“游戏世界”扩展到“虚拟世界”，称之为“元宇宙”，并支持元成为该公司的图标，这证明了七年的道路即使不是黑暗之痒，也是一条裂缝。触觉手套于2030年问世，旨在解决元宇宙的核心挑战之一：我们将如何接触虚拟世界
作者吴彤
编辑青木
在元之前，许多玩家都想对虚拟世界做一个真正的“触手”。它不仅是VR眼镜，而且是一种超越视觉和听觉的更逼真的新方式：触觉反馈手套
点击播放GIF<！-->0.0 自今年3月以来，meta（前身为Facebook）的现实实验室（RL）启动了一个新的触觉感应手套项目。直到昨天，meta正式发布了触觉传感手套，并分享了软件机器人、微流控处理器、手、触觉渲染和传感科学方面的工作进展
这个8个月来提升食欲的触觉手套到底是什么？正如他们所说，“这将是2030年人与世界非接触式互动的未来技术”
梅塔说，目前，这种手套可以在虚拟世界中再现现实生活中的一系列触觉，包括模拟人手触摸材料纹理的感觉、压力反馈和振动反馈，可以看出，手套配备了四个安全气囊垫，每个约有15个，沿手指呈脊状分布。背有一个白色传感器，可以手指在太空中的运动。此外，手套的内侧和外侧还设置了多个传感器，可以动态捕捉佩戴者手指的弯曲状态
当佩戴手套进入VR或ar体验时，一个复杂的控制系统将调整气囊的充气水平，并在手的不同位产生不同的压力。例如，如果你用指尖触摸一个虚拟物体，你会感觉到物体压在你的手上。如果你握住一个虚拟物体，你手指的驱动力就会变硬，产生一种阻力感。这些感官与视觉和听觉感知一起工作，导致身体与虚拟物体接触的“幻觉”
从根本上说，这项技术的新奇之处在哪里？作为元宇宙的“头号玩家”，元的技术与其他玩家有何不同
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如何用触觉手套“触摸”数字世界
如何加强人与虚拟世界之间的联系
现实实验室肖恩·凯勒，表示，自2014年收购oculus VR以来，他们一直在推动AR/VR交互和感知输入输出的研究，为下一个计算时代搭建通信接口：即推动触摸、肌电输入、软机器人、设计、感知科学、应用机器学等领域的研究，meta的reality labs七年来一直在更适合游戏环境的虚拟游戏环境和可穿戴设备最初，手是在探索操纵虚拟对象的过程中建立的，但手感并没有在实际经验中建立起来
2015年，实验室了第一个触觉原型：带执行器的手指，但它有明显的缺点，缺乏整体的手感知能力。今年3月，实验室推出了一种腕带，它通过手肌电图（EMG）传感器将运动神经信号转换为数字指令，从而动态适应虚拟环境。这项技术极地促进了感知输入的研究过程，但在感知交互方面，手腕感知也绕过了更系统的力量感知，如“抓握”和“抓握”
点击播放GIF<！-->0.0 此外，从许多参赛选手的角度来看，模拟触摸并不是一项新的研究。例如，将虚拟现实与控制器振动相结合也可以让人感觉像触摸物体。许多公司正在研究可穿戴设备，这种设备不仅可以用户的手动作，还可以提供触摸，比如温度感知。但这并不是元现实实验室的主要目标。
在许多参与者的参与下，非核心技术将在第一时间消除近视参与者的技术障碍。只有通过再现真实世界的触觉感知，我们才能挖掘出一条技术护城河目前，触觉手套首先解决了全方位触觉感知的问题，以提供逼真的触感，触觉手套需要在整只手上安装数百个执行器（微型电机），使佩戴者的手运动与触摸虚拟物体相配合。然而，太多的机械驱动器会产生太多的热量，这是不舒服的，太，太硬，太贵，太耗电
有可能用软的和灵活的驱动器取代机械驱动器吗？如果执行器未与执行器集成，则可根据执行器的形状进行更改
新技术采用了更新颖的软件机器人，并使用微型气囊替换笨重的机电件。对于佩戴者和佩戴者来说，这两种轻巧的互动方式可以帮助他们更准确地理解佩戴者和佩戴者之间的微妙的触觉和感觉，比如佩戴者和佩戴者之间的互动，为了创造用手触摸虚拟物体的效果
为了控制这些新的软执行器，他们正在建造世界上第一个高速微流控处理器：手套上的微流控芯片，它通过告诉阀门何时打开和关闭来控制执行器的气流
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现实实验室的安德鲁·斯坦利说：“我们和其他微流控研究的不同之处在于，我们强调所有东西都非常轻巧、可穿戴且响应迅速，在手上创造了可靠的触感，并使虚拟世界“有形”。“
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触觉渲染：对虚拟环境做出准确响应
即使有办法控制气流，系统也需要知道何时何地提供正确的感觉。这需要先进的手技术，以便计算机能够准确地知道手在虚拟场景中的位置e、 因此，还需要一个AR/VR界面的触觉渲染软件，该软件可以几乎实时地向手套上的执行器发送指令，包括纹理、重量和刚度，根据手的位置和对虚拟环境的理解
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点击播放GIF<！-->0.0 RL软件工程师Forrest Smit，“人们通常认为‘渲染’是一种视觉效果，我们也使用‘渲染’来表达触觉：首先，获取人与虚拟世界之间的交互状态，并将其渲染到执行器以获得相应的感觉。然后，为了渲染与对象的实时交互，我们还需要模拟相应的物理状态。”
强化学研究工程师贾斯汀·克拉克（Justin Clark）指出，物理引擎（视频游戏中模拟对象的交互软件）决定了手与虚拟环境交互的方向、幅度和强度。然后，触觉渲染算法将该信息与触觉设备的特征相结合，例如其各种执行器的位置和属性，为了向设备发送正确的指令，软件工程师Andrew doxon补充道：“其中一个挑战是构建适用于不同类型执行器并支持各种触觉体验的软件。最后，我们还需要构建工具，使人们能够创建视觉或音频等触觉内容。”3
结合听觉、视觉和触觉感知
随着工作的进展，第三个挑战出现了：为了让纹理和感觉起作用，他们必须以模仿现实的方式模拟触觉物理，但他们不能完全再现现实世界的物理
因此，他们想到了多感官整合：研究人类感官如何协同工作，以建立我们对世界的整体理解
用户体验研究科学经理索菲·金（Sophie Kim）曾说，“我们的脑非常擅长接收一点触觉信号、一点视觉信号、一点听觉信号，然后将它们整合起来，形成一种全面的感觉，让脑相信你手里有一个物体。”
RL感知科学家杰西·哈彻·奥布莱恩说：如果我拿起一个物体，我对它的材料类型和重量做了一些假设，然后我抓住它，触觉系统会验证它是什么材料，脑会识别摩擦和惯性；视觉系统会根据我手臂的运动方式计算物体的密度或重量。最终，这些线索将结合起来，形成一种关于物体的本体感觉这个想法被应用到触觉手套上，使佩戴者的传感系统相信它正在感受物体的重量，并通过轻轻拉动佩戴者鳍的皮肤来模拟物体上的重力和张力
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