一种基于折纸的触觉设备可以增强虚拟现实体验

虚拟现实(VR)技术的性能和真实感在过去十年中得到了显着改善，使用户能够以以前无法访问的方式沉浸在数字内容中。该技术很可能会在未来几年继续发展，引入更多功能和组件，进一步吸引五种感官。

西湖大学、西湖高等研究院和中国其他大学的研究人员最近创造了一种新的触觉设备，可以提高虚拟体验的保真度和真实感。该设备在NatureMachineIntelligence中展示，部分灵感来自亚洲折纸艺术。

“我一直对热门话题感兴趣，不仅来自学术界，还来自工业界，”进行这项研究的研究人员之一姜汉清告诉TechXplore。“从2019年开始，我一直在关注AR/VR领域的最新技术突破。除了视觉和听觉感知之外，机械感觉，特别是触觉，是一个重要的组成部分，但在现有技术中仍然缺失。”

Jiang和他的同事最近工作的主要目标是创建一种触觉设备，该设备可以让用户检测他们在虚拟环境中遇到的物体的硬度。为此，该团队从折纸艺术中汲取灵感，折纸艺术可以创建特定的3D形状或图形。

“当我在亚利桑那州立大学时，我的团队研究了弯曲折纸，并在2020年用它来调整刚度，”Jiang说。“这项工作启发了我们将折纸和元宇宙结合起来。当时我们还没有详细的计划如何让它发挥作用。我在2021年加入西湖大学后，我获得了带宽，可以极大地扩展自己的团队，包括机械工程师和电气工程师，并提出了一个详细的计划，使用弯曲的折纸为元宇宙复制活跃的机械感觉。”

由Jiang和他的同事创造的基于折纸的弯曲装置可以让用户感受到与他们在现实生活中触摸不同物体时所感受到的相似的感觉，复制这些物体的柔软度或硬度，以及任何积极或消极的触觉感觉。与过去推出的其他触觉设备相比，该系统可以让人类在与虚拟环境中的物体积极互动时获得与触摸相关的体验，而不是简单地在手静止时产生触觉。

该设备可以轻松地与特定的VR内容同步，以产生完美的定时触觉，并改变用户在与不同对象或环境交互时的感知。除了重现人类在触摸较硬或较软的物体时的感觉，它还可以让用户产生压碎的感觉。

“我们系统的关键部件是一个弯曲的折纸面板，”江解释道。“为了在VR/AR环境中与场景同时改变刚度，电机被用来改变折纸面板之间的角度。我们获得了所谓的‘主动机械感觉’。”过去，主导技术使用振动来复制触觉，这是被动的。但是，我们人类使用主动感觉与物理环境交互，我们的系统可以更好地反映这一点。”

到目前为止，研究人员已经在一系列初步测试中评估了他们的设备，评估了它创造沉浸式触觉体验的能力。他们的结果表明，它优于其他主要利用振动产生触觉的现有触觉设备。

未来，他们独特的基于折纸的设计可用于进一步提升VR技术的性能。与此同时，Jiang和他的团队计划继续研究他们的设备，以有效地重建其他触觉。

“我们现在计划引入多模式感觉，包括主动触摸、纹理、温度等，”Jiang补充道。