免提技术在扩展现实中增加了逼真的触感

着眼于不远的未来，有些人将大部分或全部工作时间花在扩展现实中，莱斯大学、贝勒医学院和元现实实验室的研究人员找到了一种免提方式，在虚拟环境中提供可信的触觉体验。

虚拟现实（VR）中的用户通常需要手持或手戴设备，如触觉控制器或手套来体验触觉。这项新的“多感官伪触觉”技术在《高级智能系统》（Advanced Intelligent Systems）在线发表的一项开放访问研究中进行了描述，该技术结合了VR耳机的视觉反馈和挤压和振动手腕的机械手环的触觉。

“可穿戴技术设计师希望提供更真实的虚拟体验，而对于触觉，他们在很大程度上试图通过重建我们在操纵物体时指尖感受到的力来实现这一点，”研究合著者、赖斯的托马斯·迈克尔·帕诺斯（Thomas Michael Panos）机械工程家庭教授玛西亚·奥马利（Marcia O'Malley）说。“这就是为什么今天的可穿戴触觉技术往往体积庞大，并会阻碍双手。”

奥马利说，这是一个未来的问题，因为随着人们在虚拟环境中花费更多时间，舒适度将变得越来越重要。

赖斯机电一体化和触觉界面实验室负责人奥马利说：“对于长期穿着，我们的团队希望开发一种新的模式。”。“在手腕处提供可信的触觉反馈，可以让手和手指保持自由，实现‘全天’佩戴，就像我们已经习惯的智能手表一样。”

触觉是指触觉。它包括通过皮肤传递的触觉和来自肌肉和肌腱的动觉。我们的大脑使用动觉反馈来持续感知我们身体的相对位置和运动，而无需有意识的努力。伪触觉是触觉错觉，是通过开发大脑如何接收、处理和响应触觉和动觉输入而产生的模拟体验。

“伪触觉并不是什么新鲜事，”O'Malley说。“视觉和空间错觉已经被研究和使用了20多年。例如，当你移动你的手时，大脑对它应该在哪里有一种动觉，如果你的眼睛看到手在另一个地方，你的大脑会自动记录下来。通过故意制造这些差异，就有可能创造出一种触觉错觉，你的大脑将其解释为，‘我的手碰到了一个物体’。”

她说：“伪触觉最有趣的是，你可以在没有硬件阻碍手的情况下创造这些感觉。”。

尽管虚拟环境的设计者多年来一直在使用伪触觉错觉，但推动这项新研究的问题是：如果在手腕处用协调的、免提的触觉来增强视觉驱动的伪触觉错觉的话，是否可以使其看起来更逼真？

埃文·佩岑特（Evan Pezent）曾是奥马利（O'Malley）的学生，现在是华盛顿州雷德蒙德（Redmond）Meta Reality实验室的研究科学家，他与奥马利及其同事一起设计并进行了实验，在实验中，模拟触觉视觉线索通过Meta之前发明的Tasbi机械手环的协调触觉增强。

Tasbi有一根可以收紧和挤压手腕的电动绳索，以及六个小型振动电机，这些电机的部件与手机发出无声警报的部件相同，排列在手腕的顶部、底部和两侧。这些振动的时间和程度以及手镯挤压的时间和力度可以相互协调，也可以与虚拟现实中用户的动作协调。

在最初的实验中，奥马利和他的同事让用户按下虚拟按钮，这些按钮被编程为模拟不同程度的刚度。研究表明，志愿者能够感知四个虚拟按钮中每个按钮的不同程度的僵硬。为了进一步展示该系统可以模拟的物理交互范围，该团队随后将其整合到其他九种常见的虚拟交互中，包括拉动开关、旋转表盘以及抓住和挤压物体。

奥马利说：“在将手腕处的触觉反馈与视觉伪触觉相结合的同时保持双手自由，这是一种令人兴奋的新方法，可以在VR中设计引人注目的用户体验。”。“在这里，我们探索了用户对物体刚度的感知，但Evan展示了我们可以通过这种方法实现的各种触觉体验，包括双手交互，如射箭，或感知物体的质量和惯性。”