Технології
Технології

Контролер із пензлика допоміг погладити кота у віртуальній реальності

Інженери запропонували портативний пристрій із пензликом HairTouch, який через різницю у висоті щетинок дає змогу відчути тактильні відчуття у віртуальній реальності. У віртуальному світі учасникам експерименту вдалося погладити кота, причому розрізняючи його вуха або живіт, а також обрати собі наволочку на дотик. Детальніше про способи погратися із віртуальними улюбленцями або сходити на шопінг вчені розповіли у статті, представленій на конференції зі взаємодії людина-комп’ютер The 2021 Computer-Human Interaction conference (CHI).

Ray Tsai / YouTube

Ray Tsai / YouTube

Як відчути віртуальну реальність на дотик?

Щоб повністю зануритися у інший світ віртуальної реальності самих лише окулярів буде недостатньо. Звісно розробники намагаються полегшити вам адаптацію та окрім наголовного дисплея пропонують і звук, однак тактильний зворотній зв’язок все ще є технологічним жахом для розробників. Реалістичний дотик у віртуальній реальності складається з величезної кількості складних для відтворення факторів: жорсткість, шорсткість, в'язкість, температура і висота поверхні. Причому ваш пристрій має бути ще і легким, компактним та мобільним, щоб можна було вільно досліджувати віртуальну реальність.

Для подорожей у VR використовують дрони, які допоможуть приміряти речі, роборуки, що протягують вам різні текстури на дотик, та величезний асортимент контролерів, які за допомогою вібрації або рухів дають змогу торкнутися віртуальної реальності. І хоч ці методи забезпечують реалістичний зворотній зв'язок по жорсткості і шорсткості, вони, як правило, страждають недостатньою універсальністю. Вібротактильні ілюзії все ж відрізняються від реального дотику, а ті способи, що все ж дають вам торкатися предметів, обмежуються кількістю фізичних текстур, які можливо представити одразу.

Що запропонували інженери?

Щоб ми змогли використовувати віртуальну реальність не лише для ігор, а і для чогось більш практичного на кшталт шопінгу, вирішальне значення все ж мають не тільки жорсткість і шорсткість, а й висота поверхні. Щоб врахувати ці фактори, китайські дослідники розробили портативний пристрій HairTouch, здатний поєднати всі ці характеристики. Він складається з двох пучків щетини, двох шпильок, двох трубок, двох рейок і контролера. На шпильках розмістили пензлики - вони контролюють довжину волосків та напрямок їхнього вигину за допомогою трубок, що рухаються рейками, підключеними до контролера.

Два пензля забезпечують відчуття дотику для двох сегментів вказівного пальця. При збільшенні довжини щетинок, вони стають більш еластичними, а тому створюють м’якший тактильний відгук при натисканні, а за зменшення - навпаки. Шорсткість регулюється кутом, на який вигинаються щетинки під час ковзання пальця ними - чим менший кут, тим більш плавний дотик. Більший кут робить щетинки більш грубими, а висоту текстури забезпечує їхнє піднімання штифтами.

Як погратися із віртуальним котом?

На роль щетинок інженери протестували різні матеріали. Так вони обирали між пряжею, гумою та губкою, однак найкращим кандидатом, на їхню думку, виявилися пензлики. Але і з ними не все просто - вчені випробовували волоски зубних щіток, віників, пензлів для малювання та пензлів для каліграфії. Однак волоски з них не повністю відповідали необхідним для віртуального дотику властивостям. Врешті решт вони зупинилися на косметичному пензлі з щетиною із полібутілентерефталата (ПБТ), бо він був довгим, достатньо еластичним та при цьому пухнастим на кінчиках і компактним біля основи.

Свої здогадки щодо матеріалу інженери перевірили на реальних користувачах, яким запропонували пограти з віртуальним котом і відправитися на шопінг. Вони опинилися у віртуальному офісі, де до них на стіл застрибує кошеня та просить їх погладити його. Кіт грається у трьох різних позах та дає погладити собі вуха, живіт, спину та голову. Учасники могли гладити його у будь-якому положенні, а між цим змінювалися характеристики щетинок відповідно до висоти поверхні (наприклад, вуха вище голови, а голова вище спини), жорсткості та шорсткості (шерсть на животі більш м’яка за шерсть на спині). Потім їм запропонували відвідати віртуальний магазин спальної білизни, де віртуальний помічник пропонував учасникам випробувати і придбати собі подушку. Вони обирали серед чотирьох різних подушок та наволочок на них з різних тканин. Після експерименту інженери провели опитування, де учасники зазначили, що зворотний зв'язок від HairTouch, коли вони гладили кота, був найкращим досвідом, а загалом новий підхід був кращим за попередні додатки.

Конструкція HairTouch. Chi-Jung Lee et al.

Конструкція HairTouch. Chi-Jung Lee et al.

Також раніше ми писали як науковці відкрили відповідальний за тактильну чутливість кінчиків пальців білок, а інженери вирішили передати тактильні відчуття через серцебиття.