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南红-原创微软新XR研究成果(三):本来牵引证的绞盘也能供给力反馈?

海外新闻 时间: 浏览:148 次

此前,青亭网曾报导过微软一项名为Torc的VR力反应模块研讨技能,它的特点是可以运用结实的外表来供给丰厚的体感反应,当用户用两根手指在力反应外表上移动的时分,可以感触到虚拟物体的纹路和弹性,它乃至能仿照解压球的弹性触感。

而在近期微软揭露的三篇VR相关论文中,也曾有一篇说到了另一种可以仿照球体等虚拟物品的力反应技能:CapstanCrunch(前两篇参阅:《不必透视功用,戴VR头显上街是什么感触》和《除了注视点烘托,眼球追寻还能做什么》)。

据悉,CapstanCrunch是微软在VR力反应范畴的另一种探究,与Torc的最大不同之处在于,它不是经过南红-原创微软新XR研究成果(三):本来牵引证的绞盘也能供给力反馈?坚固的外表来供给阻力,而是运用绞盘式定向制动体系约束手指活动的原理来仿照力反应,这样做的优点是可将输入力气进步40倍,而且只需要调配低成本、低功耗的小型马达,马达并不会直接触摸到外部压力。

(绞盘原本是船员用于操控绳子的一项东西,用在体感反应设备中可仿照小型内部马达数倍的力气)

CapstanCrucnh乍一看有点类似于微软此前研制的另一种体感反应原型:CLAW,不过前者愈加轻盈且低功烂苹果乐园耗,可以仿照20牛顿的力反应,除了制动体系外,还结合了聚散线绷簧来供给自动的阻力反应。

左:CLAW,右:CapstanCrunch

关于原理

微软指出,CapstanCrunch供给力反应南红-原创微软新XR研究成果(三):本来牵引证的绞盘也能供给力反馈?的原理类似于柔道运动的理念,即:运用用户自动施加的力气发生的反作用力,来将马达的功率最大化。除了低功耗外,CapstanCrunch与前代技能比较,还具有低成本、安稳、安全、安静、快速等优势。

它依据共同的可线性调理的冲突式绞盘制动体系,优势在于不需要运用大型高功率电力耗费且贵重的致动器。

在CapstanCrunch中,力反应是经过绞盘卷筒与绳子之间的阻力来完结的。二者之间的阻力联系可所以中止的(中止状况的绞盘),也可所以动态的(绞盘旋转),经过测验,微软科研人员找到了一种静态与动态阻力的距离和滞后最小的调配计划(黏着-滑动细数小),这样就可以让绞盘的制动体系以线性的方法工作。

完结版CapstanCrunch原型体系选用两个串联的绞盘和Vectran线绳,与此一起还用了旋转的绷簧与两个绞盘相接,以此来生成程序可控、可塑的体感。

在CapstanCrunch力反应体系上,还搭载了6DoF Vive追寻器,用于追寻用户手部在VR场景中的方位,并经过逆向运动学在VR中仿照人手。

前面曾说到,CapstanCrunch选用了线性制动体系,与大多数绞盘体系不同,它的线绳并不是依据卷筒来移动的,而是由人手来旋转卷筒,而线绳是固定的。一起,还有一个小型的内部致动马达会对线绳施加较小的拉力,而线绳上拉力较大的一面则固定在手柄上。

当用户想要以逆时针方向旋转绞盘时(手指接近),致动器几乎不施加拉力,而绞盘卷筒也移动更自在,没有阻力。当致动器拉力添加的时分,卷筒会更向逆时针方向旋转。

为了添加力反应的可塑性,科研人员将CapstanCrunch在制动绞盘上经过旋转或扭力绷簧连接了另一个绞盘,第二个绞盘的作用类似于聚散器,会在适宜的时刻发动绷簧。

可仿照的情境

为了验证CapstanCrunch的作用,微软科研人员将它用于仿照4种不同的力反应场景。除了仿照弹力球外,还可以用来仿照更杂乱的按钮、积木、剪子等交互。

在仿照按键的时分,首要用户手指会触摸到制动体系的外表,然后顶着绷簧的阻力持续按压,接着制动体系松开,用户就会感觉到按按钮的体感,再然后按钮到达彻底制动。与传统依据绷簧的力反应体系不同,CapstanCrunch运用绷簧与制动体系结合的方法来仿照按按钮的动作。

在另一个比方中,CapstanCrunch可用于仿照拼接积木的动作,这个场景分为三个过程完结:首要,你可以经过让两根手指接近来将两块积木拼在一起,接着,施加南红-原创微软新XR研究成果(三):本来牵引证的绞盘也能供给力反馈?压力将两块积木固定在一起,最终制动体系彻底中止,意味着积木拼在一起了。

此外,CapstanCrunch也可以用于仿照用剪子剪东西的动作,经过一套离散的过程来预估逐步添加的力度,以此来仿照不断添加的原料杠杆长度(也便是剪东西的作用)。

总结

经过试验与查询,科研人员发现CapstanCrunch在仿照半空抓取动作的时分,比此前的CLAW计划作用好得多。二者不同的是,CLAW供给的力反应更小,不过CapstanCrunch在制动体系没发动的时分并没有力反应,而且可以适配较低端的致动器。

未来,科研人员将进一步下降CapstanCrunch元件的巨细,并将绞盘和致动器的体积缩小到可以放入手掌巨细的手柄中。乃至,还有望将力反应的规模扩大到更多手指。此外,为了优化CapstanCrunch的触觉反应,估计在其间装置一个触摸指尖的音圈致动器,而且还会在拇指的方位参加一个触控板,用于优化手指与虚拟物体的交互。

其实,虽然CapstanCrunch选用的绞盘式力反应计划比较罕见,可是经过约束手指活动来仿照力气的方法并不是新的概念。比方,岱仕科技旗下的Dexmo手部外骨骼式力反应手套也是经过向手指供给反作用力,来仿照实在物体的握感。