سیستم هپتیک بدون سخت افزار حس لمس انگشت ایجاد می کند

یکی از هیجان انگیزترین تجربه های واقعیت مجازی که تا به حال داشته ام این بوده است که بتوانم جسمی را که وجود نداشت لمس کنم. غوطه ور شدن در دنیای مجازی از طریق هدستی که ویدیو و صدا را ارائه می دهد یک چیز است، اما افزودن ارتباط به نوعی دگرگون کننده است. تعامل فیزیکی شما را به روشی بسیار مستقیم تر وارد آن دنیای مجازی می کند. اما مانند هر چیزی که به VR یا AR مربوط می شود، همه اینها بسیار سخت افزاری هستند. و به خصوص در مورد واقعیت افزوده، همه این سخت افزارها می توانند مانع شوند.

این لایه سخت افزاری برای لمس مجازی یک مشکل است، زیرا به نظر می رسد راهی برای دور زدن آن وجود ندارد. ویدئو و صدا راه‌هایی برای شفاف‌سازی خود دارند، مانند عینک یا لنزهای تماسی یا رسانایی استخو،، که به شما امکان می‌دهد دنیای واقعی را با لایه‌ای از واقعیت افزوده شده در بالا تجربه کنید. واقعیت افزوده. با این حال، با لمس، گزینه‌های خوبی برای شفاف‌سازی وجود ندارد، زیرا برای اینکه بتو،د واقعاً احساساتی را احساس کنید، باید چیزی فیزیکی مثلاً انگشتانتان را لمس کند. به طور معمول، این نوعی دستکش است، و چه این دستکش سیگنال لمسی را ارسال کند یا نه، شما همچنان آن را همیشه در دست دارید، که اصلا شفاف نیست.

محققان از دانشگاه شیکاگو راه حلی هوشمندانه برای حل این مشکل پیدا کرده اند. در مقاله ای که در کنفرانس 2023 عوامل انس، در سیستم های مح،اتییا CHI 2023، (جایی که جایزه بهترین کاغذ را نیز دریافت خواهد کرد)، آنها یک سیستم پوشیدنی را نشان می دهند که می تواند با هک ، اعصاب، حس لامسه را در ته انگشتان و کف دست شما ایجاد کند، بدون اینکه هیچ سخت افزاری مانع شود. به جای آن در پشت دست خود

این روش بستگی به چیزی دارد که “احساس ارجاعی” نامیده می شود، جایی که تحریک بدن شما در یک مکان در مکان دیگری احساس می شود – مانند زم، است که به طور تصادفی آرنج خود را به چیزی می کوبید، اما می تو،د از طریق انگشتان خود احساس سوزن سوزن شدن کنید، زیرا سیگنال در طول حرکت کرده است. اعصابت از دستت بالا میره در برخی نقاط، از جمله در انگشتان، احساس ارجاع شده می تواند با دقت معقولی مورد هدف قرار گیرد. با یک الکترود سیگنال در بالای انگشت و یک الکترود زمین نزدیک به مچ دست، می‌توان بخش‌های جداگانه هر انگشت را تحریک کرد و 11 ناحیه لمسی قابل کنترل جداگانه در پنج انگشت و کف دست ایجاد کرد.

با این حال، فقط زدن انگشتان راهی برای نشان دادن این سیگنال ها فراهم نمی کند فقط در سمت پایین (کف دست) انگشتان، به جای سمت بالا (پشتی)، جایی که سیگنال منشا می گیرد. خوشبختانه نحوه تنظیم نامتقارن اعصاب دست ما این امکان را فراهم می کند. تکنیک تحریک پشت دستی کار می کند زیرا بالشتک های کف دست و انگشتان شما بسیار حساس تر از پشت دست های شما هستند و این به لطف وجود گیرنده های مک،کی 60 برابر بیشتر در سمت کف دست است. بنابراین، اگر از یک الکترود برای تحریک پشت یکی از انگشتان خود استفاده می کنید، حساسیت در جلو به قدری بالاتر است که شما آن را در آنجا بسیار قوی تر احساس خواهید کرد، حتی اگر الکترود در تماس مستقیم با پشت باشد. سمت. محققان توانستند شدت تحریکی را پیدا کنند که برای تحریک اعصاب روی بالشتک انگشتان کافی بود، در حالی که زیر آستانه تشخیص در پشت انگشتان باقی می ماند و مشکل را به خوبی حل می کرد.

ما از پدرو لوپس، که مدیریت می کند، پرسیدیم آزمایشگاه یکپارچه سازی کامپیوتر انس، در دانشگاه شیکاگو، برای توصیف احساس استفاده از این سیستم:

تحریک الکتریکی دقیقاً شبیه یک لمس واقعی نیست. اما در تماس، مانند ضربه زدن به پوست من احساس می شود، که بسیار واقع بینانه است. با لمس دیوار بولدرینگ که در ویدیو می بینید، احساس می کنید که دست خود را در جایی که انتظار دارید با دیوار تماس می گیرد. با کمال تعجب، شما آن را کاملاً در نقاط مختلف کف دست خود احساس می کنید، نه در جایی که الکترودها هستند – در واقعیت مجازی، همانطور که دستم را در حال لمس دیوار می بینم، مغز من انتظار دارد که این احساسات در چندین نقطه در جلو باشد، و این دقیقاً همان چیزی است که من احساس می کنم. در تماس احساس خوبی دارد، و لحظه ای که برای اولین بار چنگ می زنم، احساس درستی می کنم. هنوز مقداری پیشرفت برای احساس فشار مداوم وجود دارد، و اگر برای یک دقیقه نگه داشتن آن را ادامه دهم، متوجه می شوم که این همان نگه داشتن واقعی نیست.

در یک جفت مطالعه کاربر، ا،ر شرکت‌کنندگان گزارش ،د که بیش از 90 درصد از حس لامسه را در سمت کف دست خود احساس می‌کنند، علی‌رغم اینکه الکترودها در سمت پشتی نصب شده‌اند. و مکان یابی نیز نسبتاً قوی بود. در کارهای دستکاری واقعیت مختلط که شامل کار با خاک رس و ص،ه نوردی مجازی بود، شرکت کنندگان اظهار داشتند که “احساس خود گرم و گزگز بود” و “من دقیقا همان چیزی را که انتظار داشتم احساس کنم.” مسلماً مهمترین چیز این است که این سیستم به شما امکان می دهد همزمان از دستان خود برای چیزهای دیگر استفاده کنید، بدون اینکه روی تجربه VR/AR تأثیر بگذارد. همانطور که Lopes توضیح می دهد، این می تواند به سادگی استفاده از صفحه کلید یا تنظیم هدست واقعیت مجازی یا به پیچیدگی DJing باشد:

در حالی که بسیاری از VR ها را در ویدیو مشاهده می کنید، با این سطح جدید از هاپتیک های هندزفری، ما فکر می کنیم که می تو،م موارد استفاده جدیدی را برای هاپتیک هایی که فراتر از VR/AR هستند راه اندازی کنیم. به ،وان مثال، ما فکر می کنیم که لمسی می تواند در برنامه های کاربردی یادگیری (مثلاً هنگام نواختن پیانو یا درام) یا حتی زم، که درگیر تعاملات پیچیده است، استفاده شود. به ،وان مثال، در ویدیو می‌تو،د من را ببینید که در حال دی‌جی هستم و یک سیستم دی‌جی دیجیتال به من کمک می‌کند – در حالی که فیدرها و صفحه گردان را می‌گیرم، می‌توانم اعلان‌های لمسی را احساس کنم که به من می‌گوید چه زم، باید رکورد را منتشر کنم تا به ،یب بهتری برسم. هیچ دی جی فقط برای لذت بردن از این بازخورد اضافی دستکش نمی پوشد، اما به این ترتیب، ما فکر می کنیم که مبا، بسیار متعادل تر است.

هنوز کارهای زیادی برای بهبود این فناوری می توان انجام داد. لوپس می‌گوید که علاوه بر اینکه می‌توانند تماس‌ها را حس کنند، از قبل سیستمی را برای ایجاد حس بافت‌ها تنظیم کرده‌اند که با ارسال شکل‌های موج پیوسته (به‌جای پالس‌های کوتاه) به الکترودها انجام می‌شود.

بازخورد الکترولمسی تمام دست بدون ایجاد مانع در سمت کف دستتوسط Yudai Tanaka، Alan Shen، Andy Kong و Pedro Lopes از دانشگاه شیکاگو، در CHI 2023 در هامبورگ ارائه خواهد شد.