Recipe.Ru

Инженеры придумали беспроводную кожу, способную передавать ощущения прикосновения. Теперь можно потрогать другого человека издалека

Инженеры придумали беспроводную кожу, способную передавать ощущения прикосновения. Теперь можно потрогать другого человека издалека

Пожилая женщина общается с маленькой внучкой из другого города по видеосвязи. В какой-то момент ребенок гладит по руке изображение бабушки на экране, и та вздрагивает, ощутив реальные прикосновения.

Мужчина с роботизированным протезом предплечья берет по очереди стакан, маркер и смартфон, и на его лице появляется удивленная улыбка. Теперь он может, не глядя на предметы, почувствовать их форму и отличить один от другого на ощупь — искусственной рукой.

Геймер запускает на приставке симулятор восточных единоборств. Каждый раз, когда виртуальный противник наносит успешный удар, игрок непроизвольно отдергивает «пострадавшую» часть тела — он физически чувствует «травму».

Эти ситуации — не научно-фантастические зарисовки, а демонстрация работы нового беспроводного интерфейса для виртуальной (VR) и дополненной (AR) реальностей, разработанного китайскими и американскими учеными. Это устройство позволяет чувствовать прикосновения как переданные из реального мира, так и сгенерированные компьютером.

Как это работает

Интерфейс представляет собой легкий гибкий многослойный «пластырь», который можно временно наклеить на кожу. При этом, по уверениям разработчиков, он не сминается, а принимает форму тела. Для передачи тактильных ощущений в него встроены небольшие вибрационные моторы, устроенные довольно просто: они состоят из медной спирали и постоянного магнита. Когда на спираль подается ток, магнит вибрирует с частотой этого тока, что и создает ощущение прикосновения. В существующем прототипе каждый мотор-актуатор имеет скромные, но все же существенные размеры: 12-18 миллиметров в диаметре и 2,5 миллиметра в толщину. Весит он при этом 1,4 грамма. Как показывают расчеты, и так небольшое устройство в будущем можно будет уменьшить еще сильнее: без потерь в силе вибрации оно может быть размером 1,2×0,8 миллиметра. Для работы нынешняя конструкция требует всего пары милливольт на мотор, в то время как для ранее разработанных аналогов этот показатель был в полсотни раз выше.

Haptic Skin: A virtual sense of touch
nature video

Главная особенность нового «тактильного передатчика» — ему не нужны проводное подключение и встроенный аккумулятор. Энергию для работы устройство получает «по воздуху» от внешнего источника с помощью основной и промежуточной (усиливающей входящий ток) спиралей индуктивности. Эта технология — она схожа с беспроводной зарядкой смартфонов — позволяет передавать энергию на расстоянии около метра, а аккумулятор с передающей спиралью можно буквально взять с собой. Радиочастотные сигналы от компьютера или мобильного устройства принимает набор антенн, каждая из которых обслуживает модуль из восьми актуаторов с управляющим микрочипом.

Для массового производства и использования в коммуникациях, медицине и индустрии развлечений интерфейс придется доработать. В первую очередь нужно сделать актуаторы более миниатюрными, что позволит, с одной стороны, повысить разрешающую способность, а с другой — снизить потребляемое напряжение и силу тока, то есть уменьшить энергозатраты и теплопродукцию. Как уже говорилось, технически это вполне осуществимо.

Путь осязательных интерфейсов

Впервые словосочетание «виртуальная реальность» применил в 1938 году для описания сценических постановок французский писатель Антонен Арто в книге «Театр и его двойник». В современном смысле оно прозвучало в 1982 году в произведении австралийского фантаста Дэмиена Бродерика.

Авторство физического воплощения VR остается предметом дебатов, отчасти из-за того, что этой концепции сложно дать однозначное определение. В конце 1950-х годов американский режиссер и разработчик Мортон Хейлиг создал стационарное механическое устройство «Сенсорама», которое воздействовало сразу на все основные органы чувств: передавало изображение от первого лица, звуки, вибрацию и даже запахи.

В 1968 году американский исследователь Айвен Сазерленд с коллегами изобрели первый носимый на голове VR-дисплей, реагирующий на движения пользователя. Из-за громоздкости и странного вида устройство получило название «Дамоклов меч».

За этим последовали десятилетия разработок и усовершенствований, в первую очередь силами Национального аэрокосмического управления США (NASA), а также регулярных заявлений скептиков, считающих, что у технологии нет будущего. Тем не менее, в 1990-х годах на рынке стали появляться доступные пользователям VR-шлемы.

Современные устройства VR в общем виде представляют собой закрепляемый на голове дисплей, акселерометр (прибор для регистрации движений) и динамики для погружения пользователя в трехмерную сгенерированную компьютером среду. Существуют и системы AR, накладывающие виртуальные объекты на реальную обстановку. Однако все они задействуют только зрение и слух, и ученые уже несколько десятилетий пытаются повысить степень погружения за счет других органов чувств — в первую очередь осязания.

Считается, что первое подобное устройство было представлено в 2002 году. Тогда «гаптическое телекоммуникационное носимое устройство» представила британская компания CuteCircuit. Ее рубашка HugShirt с вшитыми сенсорами и актуаторами позволяет собеседникам «обняться» на расстоянии — для этого нужно лишь подключение к интернету и установленное на смартфон приложение.

«Рубашка для объятий» вызвала немалый интерес и получила несколько престижных наград: конференции Cyberart в Бильбао в 2004 году, журнала Time в 2006 году и Всемирного конгресса мобильных устройств UKTI.

За прошедшие годы HugShirt претерпела несколько изменений дизайна и материалов, чтобы идти в ногу с модой, и ряд технических усовершенствований. Сейчас ее можно приобрести по предварительному заказу за 350 фунтов стерлингов.

После этого предложено немало устройств для передачи «виртуальных» прикосновений. Самый популярный форм-фактор — перчатки разных конструкций, позволяющие «трогать» объекты в VR. Они могут оснащаться электромоторами по типу экзоскелетов, вибрационными актуаторами, электростатическими тормозами и другими приводами. Свой вариант подобного устройства представили и российские разработчики. Есть и другие подходы, например, браслет для имитации прикосновений с помощью электростимуляции мышц.

Существуют и системы, позволяющие имитировать столкновения с виртуальными предметами, такие как набор браслетов с соленоидами или электростимуляторами, а также пневматическая куртка и костюм с вибромоторами. В качестве примеров еще более экзотичных устройств для осязательного взаимодействия с виртуальными объектами можно привести трость для слепых, куб с пропеллерами, дрон и даже промышленного робота.

Некоторые из перечисленных технологий представляют лишь теоретический интерес и почву для дальнейших разработок, некоторые имеют реальные шансы превратиться после доработки в реальный коммерческий продукт, а некоторые (например, HugShirt и несколько моделей перчаток-контроллеров) можно приобрести уже сейчас. Пожалуй, не будет преувеличением сказать, что уже в недалеком будущем осязание станет таким же неотъемлемым компонентом VR, как сейчас зрение и слух. Очередь за вкусом и обонянием.

Олег Лищук

Exit mobile version