微軟展示全新觸覺控制器原型TORC

消費(fèi)者虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以將用戶沉浸在絢麗的虛擬世界中，并提供豐富的視覺和聲音。但是，你應(yīng)該不止一次遇到過這樣的情況：當(dāng)你在虛擬現(xiàn)實(shí)或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境中伸手觸摸一個對象時，你會驚愕地發(fā)現(xiàn)原來這只是虛擬對象，根本不存在于現(xiàn)實(shí)世界。這會打破沉浸感，將用戶從置身于另一世界的幻覺中拉回來。從外骨骼到觸覺控制器，研究人員一直在探索各種觸覺反饋解決方案，但所述系統(tǒng)的機(jī)械復(fù)雜度增加了成本，而且可靠度不足，限制了它們在實(shí)驗(yàn)室之外的普及。

對于即將在英國舉行的ACM CHI Conference on Human Factors in Computing Systems大會，微軟雷德蒙研究院的麥克·辛克萊爾（Mike Sinclair），馬爾·岡薩雷斯·佛朗哥（Mar Gonzalez-Franco），伊亞爾·歐菲克（Eyal Ofek），克里斯蒂安·霍爾茲（Christian Holz），以及韓國科學(xué)技術(shù)院的研究實(shí)習(xí)生李在妍（音譯；???）將展示了一款名為TOuch Rigid Controller（TORC）的全新觸覺控制器原型。

TORC是一款可供握持的緊湊型設(shè)備。它由一個包含不可見移動組件的剛性外殼組成，而原型能夠提供豐富的觸覺反饋，并在用戶操作虛擬對象時提供高度靈活性，以及順從感（例如，當(dāng)施加力以按壓對象時，你會感覺對象表面確實(shí)出現(xiàn)了下凹感，這是一種力的順從感）（見下圖）。

TORC支持你用拇指和另外兩根手指抓取虛擬對象（見下圖）。如果要旋轉(zhuǎn)虛擬對象，用戶可以在平行于另外兩根手指的平面的TORC表面移動拇指。同時，渲染的振動反饋可以幫助手指感知對象的屬性，如紋理和偽順從感。

事實(shí)上，最初創(chuàng)建TORC的目的是為了能夠傳達(dá)硅膠球的手感。因此，TORC不僅可允許你觸碰和抓取物體，但同時可以渲染一個可以幫助你應(yīng)對挫折（VR中情緒表現(xiàn)）的發(fā)泄球。當(dāng)握住彈性對象時，對TORC施加壓力會擠壓虛擬對象。盡管用戶的物理手指沒有出現(xiàn)移動，但視覺刺激與觸覺感覺的組合可以形成令人信服的體驗(yàn)（見下圖）。

但TORC的潛力不僅只是這樣，因?yàn)樗梢再x能人手的自然動感，并實(shí)現(xiàn)精確的指尖運(yùn)動。這種手指移動的靈活性能夠支持你以一種以當(dāng)今商業(yè)VR或AR控制器無法比擬的方式來對虛擬對象進(jìn)行細(xì)致和輕松的操作。例如，如果用戶通過TORC抓取虛擬鑰匙，你將能夠摸索尋找鑰匙，將其插入鑰匙孔，并輕松轉(zhuǎn)動以打開大門（見下圖）。

最后，TORC中的力傳感器可用于抓握或釋放對象。當(dāng)你把手伸向虛擬對象，并用拇指觸碰TORC的2D位置傳感器，這時你將能夠抓取所述對象。如果你從設(shè)備抬起拇指，或者拇指和另外手指之間的力太小，無法保持抓握時，對象將被釋放（見下圖）。

對于這種無需切換模式即可擠壓虛擬對象和在手中操作它們的能力，這可以視為最終的VR前沿，允許用戶在VR和AR環(huán)境中抓取任何對象。

TORC的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了簡單而強(qiáng)大的操作，它同時可以集成到各種控制器和日常設(shè)備中，如手寫筆和游戲控制器（見下圖）。它可以為VR和AR中帶來觸覺感知，并且渲染豐富的觸覺操作。TORC項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)希望它可以激勵社區(qū)繼續(xù)開展與VR/AR控制器設(shè)計(jì)相關(guān)的未來研究。

TORC項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將多感官集成理論轉(zhuǎn)化為硬件原型（如擠壓虛擬硅膠球），從而實(shí)現(xiàn)了自然觸覺交互。TORC的工作原理基礎(chǔ)是，人類非常容易受到動態(tài)視覺刺激的影響。當(dāng)以正確的方式提供視覺刺激時，用戶在設(shè)備施加的力將產(chǎn)生等效的音圈致動（VCA）。虛擬現(xiàn)實(shí)中的實(shí)時效果可以創(chuàng)建必要的本體感變化，從而為虛擬對象實(shí)現(xiàn)不同的順從感。