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06-17
编者按：Facebook收购Oculus VR已经7年了。
一路走来，该公司将VR“游戏世界”拓展为“虚拟世界”，以“元宇宙”之名名声大噪，并力挺Meta作为公司大图标，证明在过去的7年里，如果不是很痒，正在开裂。
这款触觉手套于 2016 年推出，旨在解决元宇宙面临的核心挑战之一：我们将如何与虚拟世界互动？在Meta之前，很多玩家都想给虚拟世界做一个真正的“触手”。
它不仅仅是VR眼镜，更是一种更真实、超越视觉和听觉的新方式：触觉反馈手套！今年3月以来，Meta（前身为Facebook）的现实实验室（RL）启动了触觉传感手套的新项目。
直到昨天，Meta正式推出了触觉传感手套，并分享了有关软体机器人和微流控处理器的信息。
，手部跟踪、触觉渲染和感知科学方面的工作进展。
这些让人们感兴趣了 8 个月的触觉手套是什么？是不是如他们所说，“这将是未来人与世界非接触交互的技术”？ Meta表示，这款手套目前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质纹理的感觉、压力反馈、振动反馈等。
在展示图片中，可以看到这款手套配备了4个气囊垫，每个气囊垫上约有15个气囊，沿着手指呈脊状分布。
背面有白色传感器，可以跟踪手指在空间中的移动。
手套内外还设有多个传感器，可以动态捕捉佩戴者手指的弯曲状态。
当您戴上手套进入 VR 或 AR 体验时，复杂的控制系统会调整气囊的充气水平，从而在手的不同部位产生不同的压力。
例如，如果你用指尖触摸虚拟物体，你会感觉到物体压在你的手部皮肤上，而如果你握住虚拟物体，手指的执行器会僵硬，产生阻力感。
这些感觉与视觉和听觉感知一起创造了与虚拟对象进行物理接触的“幻觉”。
最终，这项技术有何新颖之处？作为元宇宙的“第一玩家”，梅塔的技术与其他玩家有何不同？ 1用触觉手套“触摸”数字世界如何增强人们与虚拟世界的联系？ Reality Labs负责人Sean Keller表示，他们一直在推进AR/VR交互和感官输入输出的研究，为下一个计算时代构建通信接口：即推广交叉触摸、肌电图输入、软机器人、设计和感知科学和应用机器学习等领域的研究。
自2017年收购Oculus VR以来，Meta的Reality Labs已经开发虚拟游戏环境七年了，同时也在开发更适合游戏环境的可穿戴设备。
最初，Quest 上建立了手部追踪来操纵虚拟物体，但实际体验中并没有建立手部感觉。
2017年，实验室开发了第一个触觉原型：带有执行器的手指，但它有明显的缺点，缺乏整体的手部感知。
今年3月，该实验室推出了一款腕带，可通过手部肌电图（EMG）传感器翻译运动神经信号，将腕部到手部的运动指令转换为数字指令，从而动态适应虚拟环境。
这项技术极大地推进了感官输入的研究进程，但在感官交互方面，腕部传感还偏离了“抓握”和“抓握”等更系统的力传感。
而且，从众多进入该领域的玩家来看，模拟触摸并不是一个新的研究。
例如，将VR与控制器振动相结合也可以让人感觉自己正在触摸物体。
许多公司正在开发可穿戴设备，既可以跟踪用户的手部动作，又可以提供触觉，例如温度传感。
但这并不是元现实实验室的主要目标。
有玩家的介入，非核心技术一定会在第一时间消除玩家短视的技术壁垒。
只有能够复制现实世界的触觉感知，才能挖出技术护城河。
目前触觉手套解决了全方位的触觉感知问题。
最初，为了提供逼真的触摸，触觉手套需要在整个手上安装数百个执行器（微型电机），以协调佩戴者的手部动作与触摸虚拟物体。
但太多的机械执行器会产生过多的热量、不舒服、太大、太刚性、太昂贵且耗电。
是否可以用柔软、柔韧的执行器代替机械执行器？如果致动器可以响应佩戴者的运动而改变形状，则可以假设致动器根本不存在并且与手集成在一起。
**新技术采用了更新颖的软体机器人，用微型安全气囊取代了笨重的机电部件。
**这款柔软轻便的触觉手套最明显的优点就是解决了外部设备过度异化的问题。
它还显着改善了AR/VR中双向交互的问题：帮助计算机准确理解和反映佩戴者的手部动作。
，为佩戴者再现压力、质感、振动等一系列复杂而微妙的感觉，营造出用手感受虚拟物体的效果。
**为了控制这些新型软执行器，他们正在构建世界上第一个高速微流体处理器：**手套上的微小微流体芯片，通过告诉阀门何时打开和关闭来控制流向执行器的气流。
现实实验室的安德鲁·斯坦利表示：“我们与其他微流控研究的不同之处在于，我们强调一切都非常轻巧、可穿戴且反应灵敏，在手上创造出可信的触感，让虚拟世界变得‘有形’。
”2触觉渲染：准确地对虚拟环境做出反应 ** 即使有一种方法可以控制气流，系统也需要知道何时何地提供正确的感觉 ** 这需要先进的手部跟踪技术，使计算机能够准确地做出反应。
知道手在虚拟场景中的位置、人是否与虚拟物体接触以及手如何与物体交互，还需要能够为基于AR/VR界面构建触觉渲染的软件了解虚拟环境，近乎实时地向手套上的执行器发送指令，包括纹理、重量、刚度等，“人们通常认为‘渲染’是视觉效果，并且我们还使用‘渲染’，”RL 软件工程师 Forrest Smith 说道。
表示触摸：首先获取人与虚拟世界的交互状态，并将其渲染给执行器以获得相应的感觉。
然后为了渲染与物体的实时交互，需要模拟相应的物理状态。
“强化学习研究工程师 Justin Clark 指出：物理引擎（用于与视频游戏中的模拟对象交互的软件）决定手与虚拟环境交互的方向、幅度和强度。
然后，触觉渲染算法结合软件工程师 Andrew Doxon 补充道：“将这些信息与触觉设备的功能（例如各个执行器的位置和属性）相结合，以便向设备发送正确的指令。
”最终，我们还需要构建允许人们以创建视觉或音频内容的方式创建触觉内容的工具。
”3 结合听觉、视觉和触觉感知。
随着进展，第三个挑战出现了：为了使纹理和感觉发挥作用，他们必须以模仿现实的方式模拟触摸的物理原理，但不能完全重建现实世界。
物理。
因此，他们提出了多感官整合：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。
“我们的大脑非常擅长接收一点触觉信号，一点点，”用户体验研究科学经理 Sophie Kim 说。
一个视觉信号，一点听觉信号，然后将它们混合在一起会产生全方位的感觉，并使您的大脑相信您手中有一个物体。
RL 感知研究科学家 Jess Hartcher 表示：“如果我拿起一个物体，我已经对它的材料类型和重量有了一些假设，然后我拿起它，触觉系统会验证它是什么材料。
” -奥布莱恩。
，大脑会识别摩擦力和惯性；视觉系统将根据我手臂的移动方式计算物体的密度或重量。
最后，这些线索将被组合起来形成关于该物体的本体感觉。
**这个想法适用于。
在触觉手套上，佩戴者的感觉系统确信它正在感受到物体的重量，并使用执行器轻轻拉动佩戴者手指的皮肤，以模拟所持物体上的重力和拉力。
**但这一切都是必要的。
计算是准确的。
4 更舒适的材料 随着计划的成熟，手套的舒适度将被提上日程。
如何将传感器和机器人执行器集成到手套本身的材料中，实际上是一个非常大的挑战。
RL 研究工艺工程师凯瑟琳·希利 (Katherine Healy) 表示，厚重或其他不舒服的手套，或者容易脱落的手套，可能会立即让佩戴者失去体验，因此手套需要轻质、柔软且高度耐用。
所有技术都必须按比例缩小，以便更多的东西可以装进有限的手套，同时仍然美观和舒适。
“这项工作涉及材料科学方面的工作。
材料团队的想法是发明一种新型廉价聚合物，这种聚合物可以像塑料和有机硅一样舒适且可拉伸，但可以在分子水平上进行定制以创造新功能。
它需要全新的制造技术来将这些新材料转化为非常细的纤维，然后缝制成手套。
“但仅靠导电纱线并不能满足人们在 VR 中互动所需的一切，这就是我们探索如何做到这一点的原因。
RL 研究科学经理 Kristy Jost 补充道：“在同一纤维或织物中构建多种功能，包括导电、电容和传感，并制造出更薄、更耐磨的手套形状。
”制造薄型轻质触觉手套是一项挑战，定制它们。
适合数十亿人是另一回事，这就是为什么材料团队正在探索制造技术，同时仍然确保每只手套都可以定制，以实现最大的触觉精度和舒适度。
这样做意味着开发设计和制造微执行器的新方法，并创建新的编织和刺绣工艺以将它们精确地嵌入手套中。
“目前，手套可以由熟练的工程师和技术人员单独制造。
他们制造子系统作为手套组装配件，”希利说。
“这个过程需要尽可能使用半自动化工艺，因此必须发明新的制造工艺。
“5 创造未来：Meta 才刚刚开始“我相信触摸对于即将到来的 AR/VR 和人机交互革命至关重要，”RL 研究科学经理 Nicholas Colonnese 说道。
“当我们从触摸开始时在 Glove 项目中，我们问自己是否可以制造一种可大规模生产、价格实惠的消费设备，人们可以在任何地方通过任何有形界面体验到这种设备，”希利说。
“我们无法发明新材料、新传感器和实施方式。
处理器、新的集成方法和系统、新的渲染算法、新的物理引擎，但我们已经创建了一条可以实现这一目标的可行路径。
“目前，这款触觉手套还没有离开实验室，团队还想弄清楚VR触摸到底有多真实。
开创人机交互下一个时代的中心——触觉研究才刚刚开始。
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