Comment Haptic Technologies apportera-t-il le toucher à la réalité virtuelle

Presque toutes les impressionnantes raisons pour lesquelles la technologie de réalité virtuelle soufflera dans 5 ans Pourquoi la technologie de réalité virtuelle soufflera dans 5 ans L'avenir de la réalité virtuelle comprend le suivi de la tête, des yeux et de l'expression, un toucher simulé, et bien plus encore. Ces technologies étonnantes seront disponibles dans 5 ans ou moins. En savoir plus À ce jour, les travaux de VR ont porté sur deux sens seulement: votre vue et votre audition. C’est un bon début et une expérience qui permettra de nombreuses expériences puissantes. VR est sur le point de changer le tournage pour toujours: voici comment VR est sur le point de changer le tournage pour toujours: voici comment la réalité virtuelle est un nouveau moyen de communiquer avec votre spectateur, et beaucoup de une formation dans le cinéma traditionnel trouve les possibilités excitantes. Lire la suite, mais c'est incomplet. Afin d'immerger complètement les utilisateurs dans des environnements de réalité virtuelle interactifs, il sera nécessaire de créer des périphériques qui impliquent pleinement votre sens du toucher..

Malheureusement, le toucher est un sens beaucoup plus difficile à tromper que la vision. Avec la vision, tout ce dont le matériel a besoin est d’interrompre les signaux qui se propagent dans les yeux. La peau, en revanche, couvre environ deux mètres carrés de votre corps et articule des interactions complexes à double sens avec le monde..

C'est l'organe que la technologie haptique tente de tromper, et c'est difficile. Il existe un certain nombre de périphériques. La prochaine étape de la réalité virtuelle en immersion - Razer Hydra & The Omni La prochaine étape de la réalité virtuelle en immersion - Razer Hydra & The Omni Maintenant que l'Oculus Rift est entre les mains de développeurs et de passionnés (lisez mon article complet de l’Oculus Rift), les travaux sur la version grand public sont bien avancés. De nouveaux jeux sont en cours de développement,… Lire la suite qui existent pour aider à construire l'immersion, mais aucun disponible pour le moment offre des expériences haptiques vraiment convaincantes.

Le problème est aggravé par le fait que la stimulation de la peau n’a pas la longue histoire de la recherche comme le font les écrans optiques. La première utilisation d'un écran de numérisation pour recréer une image remonte à 1907 et il a fallu près d'un siècle aux chercheurs et ingénieurs pour obtenir des écrans suffisamment petits et suffisamment précis pour offrir une bonne expérience de réalité virtuelle. Le voyage équivalent, pour le toucher, commence seulement maintenant.

Dans cet article, nous allons explorer quelques technologies en cours de développement susceptibles de donner une touche tactile aux utilisateurs de la réalité virtuelle. J'ai classé les technologies en fonction de la qualité de l'expérience qu'elles peuvent potentiellement fournir et de la quantité de travail nécessaire avant leur commercialisation..

Gronder

Un moyen simple de fournir un retour de force rudimentaire consiste à utiliser de simples moteurs vibrants, du type de ceux que l'on trouve dans les packs de rumeurs des contrôleurs de jeux vidéo modernes. Celles-ci prennent une nouvelle dimension dans la réalité virtuelle, car elles permettent d’associer des fréquences et intensités vibrantes spécifiques aux limites des objets virtuels..

Les utilisateurs peuvent sentir un petit bruit lorsqu'ils touchent un objet ou un élément de l'interface utilisateur, et une impulsion plus forte lorsqu'ils l'activent (similaire au retour de force sur les écrans de smartphone moderne).

Ce type de retour pourrait également être utilisé pour transmettre la texture des surfaces. Avec une unité de retour de force sur chaque doigt, comme dans le cas du Glove1, cette technologie pourrait être utile pour naviguer dans les interfaces virtuelles les yeux fermés. Cela dit, cette technologie offre une approche très spartiate et fonctionnelle du toucher, et ne sera jamais un grand constructeur d'immersion..

Haptics de cisaillement de peau

La technologie de cisaillement de la peau est basée sur un fait surprenant concernant notre sens du toucher, à savoir que nous jugeons principalement une pression légère et non douloureuse en fonction du degré de glissement de notre peau (chose que vous pouvez facilement tester en touchant légèrement un point sur votre peau). et en faisant glisser votre doigt.

Au fur et à mesure que la peau s'étire, la sensation de pression augmente. C'est pratique, car le cisaillement de la peau est quelque chose qu'il est facile de reproduire mécaniquement et peut donner l'illusion d'une pression soutenue, ce qui n'est pas possible avec un simple moteur vibrant..

À l'heure actuelle, l'implémentation la plus avancée de cette technologie est le contrôleur Tactical Haptics, qui s'attache au système de commande de mouvement STEM et fournit un retour de pression approximatif en réponse à des interactions virtuelles telles que le recul du canon, le passage d'une baguette dans un matériau et le balancement d'un poids virtuel. autour d'une chaîne virtuelle.

Les résultats sont étonnamment convaincants pour la simplicité du mécanisme. Il est facile d'imaginer construire un gant offrant ce type de retour avec plus de précision, permettant ainsi aux objets virtuels d'avoir de la densité, voire de la solidité: les objets peuvent sembler durs, ils ne pourront tout simplement pas arrêter le mouvement de la main de l'utilisateur..

Il s’agit là d’une amélioration majeure, bien qu’elle présente bon nombre des mêmes limitations qu’un simple grondement - une technologie de la peau pure peut tromper le sens du toucher, mais elle ne peut pas tromper la proprioception (le sens intuitif de la position de vos membres et de leur mouvement. ). Même si la peau de l'utilisateur leur dit qu'ils ont heurté quelque chose de solide, leurs muscles savent que leur main bouge de manière fluide..

Armatures Robotiques

C'est la partie où tout commence à devenir un peu bizarre. Supposons que la technologie doit pouvoir empêcher les utilisateurs de se déplacer à travers les objets pour créer une illusion de solidité plus convaincante. Cela signifie que vous devez exercer une force sur le membre à partir d'un cadre de référence externe.

Le moyen le plus simple d'y parvenir consiste à utiliser la robotique, qui s'attache soit à votre corps soit au sol, empêchant son mouvement de sortir des limites de la géométrie virtuelle..

Pour juste une main (permettant à l'utilisateur de saisir et de sentir la solidité des objets virtuels, cela ressemble à quelque chose comme ça.

Un peu effrayant, non? Eh bien, il y a beaucoup de choses que le gant ne peut toujours pas faire. Et si l'objet que vous touchez est lourd? Et si quelque chose de solide, comme un mur, doit résister aux mouvements des épaules et des coudes, ainsi que du poignet et des doigts? Eh bien, alors vous avez besoin de quelque chose comme ça:

Le site Web cyberglove n'indique pas le prix de l'appareil dans la vidéo ci-dessus, mais d'autres systèmes comme celui-ci se chiffrent dans des centaines de milliers de dollars. Cela tient en partie au fait que seules quelques organisations industrielles et militaires achètent réellement ces dispositifs (et en très petit nombre), ce qui fait grimper les prix..

L’autre partie est que ce sont des équipements véritablement impressionnants d’un point de vue technique. Réfléchissez à ce qui est nécessaire pour fournir une expérience de retour haptique convaincante consistant à toucher un objet solide. Si l'utilisateur appuie sa main contre un mur virtuel et le pousse, le système doit détecter le mouvement, consulter la simulation pour déterminer qu'il touche un objet solide, puis déplacer physiquement (et de manière fluide) l'armature pour résister au mouvement et renvoyer le la main de l'utilisateur à sa position d'origine.

Tout cela doit être accompli avant que le cerveau puisse enregistrer que le mouvement a commencé. C'est un énorme défi technique et même le meilleur matériel actuel ne le réussit pas parfaitement..

L’autre limite ici, outre le défi de ramener les coûts de fabrication à un niveau acceptable, concerne la commodité de la technologie. Le fait de s’attacher littéralement à une armature mécanique complexe et puissante est associé à une barrière psychologique importante. Il est douteux que les utilisateurs soient disposés à accepter régulièrement ce genre de désagrément, même si la technologie est suffisamment sophistiquée pour offrir une bonne expérience..

Le plus proche de cette technologie a été déployée au niveau du consommateur est sous la forme de dispositifs tels que Touch Quelque chose qui n'existe pas - Technologie Haptic [MakeUseOf Explains] Touch Quelque chose qui n'est pas là - Haptic Technology [MakeUseOf Explains] Haptics is la technologie du toucher. Dans le contexte d'un environnement virtuel, cela signifierait être capable de toucher et de ressentir quelque chose qui n'existe littéralement pas, mais ce n'est certainement pas sa seule utilisation. De… En savoir plus le Novint Falcon. Le Falcon n'est pas un dispositif de réalité virtuelle en tant que tel, étant donné que son espace de travail est une sphère de quelques centimètres à peine. Cela dit, il fournit un retour d'effort sur trois axes de haute précision et constitue le seul appareil à un prix abordable pour le consommateur. ça le fait.

Novint travaille depuis un certain temps sur un exosquelette basé sur un bras, appelé le Xio, bien que ce projet semble être dans les limbes pour le moment, à la suite des problèmes financiers de l'entreprise..

Potentiellement, ces types d’armatures pourraient être simplifiées et moins chères grâce à l’utilisation de polymères électroactifs - des «muscles» artificiels en plastique qui se contractent en raison du courant électrique et qui sont généralement meilleur marché et plus compacts que des moteurs linéaires équivalents..

Retour acoustique

Une approche totalement indépendante du problème consiste à utiliser des grilles à ultrasons échelonnées pour créer des interférences denses dans l'air, qui sont enregistrées par la peau comme étant solides et peuvent fournir une résistance réelle. Cette technologie peut être utilisée pour projeter des objets 3D virtuels dans l'air que les utilisateurs peuvent toucher, les nœuds d'ondes de pression qui se croisent produisant une force réelle sur l'utilisateur..

À première vue, cela pourrait sembler être la solution miracle au retour haptique en réalité virtuelle. Malheureusement, il y a quelques limitations. La résolution est limitée par la réponse en fréquence des haut-parleurs, ainsi que par leur nombre: pouvoir couvrir une grande zone spatiale n'est pas nécessairement pratique.

Plus important encore, il y a beaucoup “fuite” - L'énergie acoustique forme des nœuds et des semi-nœuds par inadvertance dans l'espace autour duquel sont créés des motifs intentionnels (ce que vous pouvez voir dans l'huile). Les pressions produites par ce système sont très faibles: tenter de les adapter à des volumes susceptibles d'exercer des pressions multiples sur votre corps nécessiterait une énorme quantité d'énergie et pourrait être physiquement dangereux pour les utilisateurs..

Stimulation nerveuse

Enfin, nous allons prendre un moment pour aborder une technologie plus spéculative. Une façon (certaines personnes diraient même le moyen ultime) de toucher au sens du toucher consiste à stimuler directement les nerfs des bras, de la colonne vertébrale ou du cerveau de l'utilisateur. En faisant cela, il est possible de tromper le toucher, la proprioception, les neuf mètres - en incluant des sensations comme une température qu'il serait peut-être impossible d'atteindre avec un costume ou une armature robotique. Potentiellement, les scientifiques pourraient faire tout cela sans avoir besoin de combinaisons robotiques ou de grilles acoustiques complexes..

Certains travaux ont déjà été réalisés sur ce sujet dans le domaine des prothèses, puisant directement dans les nerfs sectionnés pour renvoyer les signaux des capteurs de la prothèse, afin de créer un toucher synthétique..

La stimulation cérébrale peut fournir un retour similaire. Le problème fondamental de ce type de technologies est qu’elles nécessitent une intervention chirurgicale assez invasive pour pouvoir installer les interfaces nerveuses - une intervention chirurgicale qui présente un risque inacceptable pour les personnes en bonne santé. Ils sont également assez grossiers et à grain grossier, en termes de précision du feedback.

Pour qu'ils soient pratiques comme paradigme d'interface haptique, vous devez vraiment pouvoir obtenir une résolution beaucoup plus fine de l'interface électrode et réduire le caractère invasif de la procédure. Les nanotechnologies modifient l’avenir de la médecine. Les nanotechnologies changent l’avenir de la médecine. Le potentiel de la nanotechnologie est sans précédent. Les vrais assembleurs universels inaugureront un changement profond de la condition humaine. Bien sûr, il reste encore un long chemin à parcourir. En savoir plus sur l'optogénétique Contrôle optique du cerveau par la lumière: c'est possible avec Optogenetics Contrôle optique du cerveau avec la lumière: C'est possible avec Optogenetics et traiter ses troubles) d’une manière totalement nouvelle. Lire la suite, mais il semble raisonnable de dire que des avancées majeures sont peu probables dans les prochaines années.

L'avenir du toucher

Il n’en est encore qu’à ses balbutiements pour la réalité virtuelle, et il n’existe pas encore de demande des consommateurs en matière d’interface haptique - mais il y en aura. L'énorme ruée vers l'or de l'innovation en réalité virtuelle ne fait que commencer et il est probable que toutes ces techniques seront considérablement améliorées dans les années à venir..

Cela dit, aucune des technologies actuelles ne semble parfaite. Tous ont au moins un inconvénient grave, soit en termes de qualité de sensation qu'ils peuvent fournir, soit en termes d'obstacles à leur utilisation. Il est tout à fait possible que l'éventuel “parfait” La solution à l’entrée VR n’a pas encore été inventée. Si tel est le cas, je suis impatient de voir ce que les développeurs proposent ensuite.

Êtes-vous excité pour les interfaces VR haptiques? Existe-t-il un produit ou une technologie passionnant que nous n'avons pas couvert ici? Faites le nous savoir dans les commentaires!

Crédits d'image: Capture à la main via Shutterstock

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