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远程触觉力反馈—让虚拟现实更逼真
2010年9月5日    评论:    分享:

    来源:科技日报

     让一个朋友虚拟参加生日宴会,或传输一种新产品给远方的消费者试用,这听起来实在很不可思议。但据物理学家组织网近日报道,一项称为“浸没”(Immersence)的研究,在欧盟第六框架计划未来与新兴技术(FET)前瞻项目的支持下,正在把这一设想变成现实。

  这项技术成功地整合对真实世界的感知和虚拟世界里的印象,另外理疗师经过训练就能用它来做远程治疗,工业设计师可以在互联网上远程传输可触摸的数字实体模型等。

  感觉被模拟得越多,我们在虚拟现实中就沉浸得越深。德国慕尼黑工业大学的安德烈斯·斯韦恩博格说,更多的感知会带来更多的互动,身临其境的感觉就越强烈,就越会“浸没”在虚拟现实里。

    为三维景物装上触摸手臂

  最近几年,视听模拟越来越逼真,而触觉领域却一直拖了后腿。瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH)计算机视觉研究室的科学家接受了“浸没”中一个子项目,把视觉与触觉结合起来,处理人和虚拟目标之间的互动,实现远程触摸物体。

  马赛厄斯·哈德和研究室其他人员首先给真实物体制作出一个虚拟副本,该副本可以被触摸,甚至在互联网上传输。

  他们使用了一个柔软的玩具青蛙,记录下它的3D扫描图像,同时用一种触觉设备——传感手臂来感知它,并把视觉和触觉印象连接起来。传感手臂装有压力、速度和滑动传感元件,能从任何方向移动,收集外形、坚固性等方面信息。经过测量、计算,一个虚拟青蛙就在计算机里产生了。为增强真实感觉,他们还给虚拟青蛙设计了一种真实环境,让其“爬”在使用者面前的桌子上。

  虚拟青蛙还可以拷贝副本,通过互联网传给其他人。为了让别人也能看到和感觉到这只青蛙,研究人员专门给虚拟物体设计出一种带有监控器的数据目镜和一个带有小马达的传感器。虚拟青蛙和传感器接触时发出信号,计算机程序就通过计算,模拟物体接触时的阻碍抵抗,对使用者的运动产生相应的阻碍作用,使他感觉好像摸到了青蛙,而实际上,他只是在触摸空气。

  早期对虚拟目标的模拟,很大程度上取决于研究人员的假设,而ETH开发的工具更多地基于测量数据。哈德解释说,这种方法可看作是摄像技术的延伸,对那些很难用模型描述的复杂物体更具有优势。

    “浸没”虚拟中与阿凡达共舞

  德国慕尼黑工业大学也是“浸没”项目的研究机构,在安德烈斯·斯韦恩博格领导下,9个大学和研究机构共同开发VR(虚拟现实)目标和特征触觉技术。他们开发了触觉与多模型界面,利用信号过程技术和实时地把现实目标生成虚拟物体,能让人们和虚拟舞伴共同跳舞。

  研究人员使用了一个移动机器人平台,输入记录了压力、平衡和真人舞蹈运动的程序,再给一个现实人加上两条手臂作为舞伴,戴上虚拟目镜,这个人就能看到一个异性舞伴,举起机器人的手臂就能和她共舞。在虚拟环境中,机器人由计算机操作,作为另一个人的“阿凡达”(化身)。

  这些研究还有助于开发认知机器人,和人类更好地互动。

    现实里触觉技术让真假互动

  现在我们可能触摸一个虚拟物体,但还不能抓住它。要有“抓”的感觉,需要一种专门的感觉手套,戴上这种手套,使用者既能触摸真实物体,也能触摸虚拟物体。ETH正在研制这种手套,哈德相信,这种手套在未来20年就可像互联网一样得到广泛使用。

  法国埃里夫大学也在研究如何给两个人装上传感器,让他们在虚拟中共同搬运一个重箱子。斯韦恩博格说,在现实中,这是一个合作过程,但在机器人界面必须设计出一套程序,并非是一个人主导而另一个跟随那么简单。

  瑞士ETH计算机视觉研究室已开发了一种乒乓球游戏,现实里只有球拍操纵杆,两个玩家就能互相击打虚拟乒乓球。他们的下一个项目名为“光束”,打算开发出一种远距离传输方法来传输虚拟人。哈德说,这将使得人们参加远程会议成为可能,而无需本人亲自到场,有助于节省时间和差旅费。这比现在的视频会议更加彻底,感觉就像跟其他参会者坐在一起,还能和其他参会者互动。

标签:触觉力反馈远程
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