Для создания подобного эффекта используются специальные нити, которые крепятся к руке и пальцам пользователя, позволяя имитировать ощущения, например, касания стен или других поверхностей.
Современные системы виртуальной реальности способны создавать захватывающие визуальные образы, однако точная передача тактильных ощущений пока создает изобретателям проблемы. Особенно сложно адекватно передать прикосновения к таким предметам, как стены, бытовые приборы и мебель. В новом устройстве, разработанном в Университете Карнеги — Меллона, используются несколько струн, прикрепленных к руке и пальцам, для имитации ощущения препятствий и тяжелых предметов. Доклад об изобретении опубликован в числе других материалов конференции «Человеческий фактор в компьютерных системах» (CHI 2020) на ресурсе Цифровая библиотека Ассоциации по вычислительной технике .
Предотвращая движение струн в момент, когда рука пользователя оказывается вблизи от места, где в обычной ситуации произошло бы касание с физическим объектом, например, с виртуальной стеной, устройство создает иллюзию прикосновения к ней. Натяжение каждой струны регулируется независимо и с достаточной точностью, что позволяет пользователю ощупывать виртуальные предметы со сложной поверхностью, такие как скульптура, или хвататься за перила. Такая конструкция также обеспечивает возможность ощущать существенное сопротивление, например, при попытке сдвинуть предмет мебели с усилием или при виртуальном рукопожатии с персонажем.
Особенность конструкции струн позволяет снизить вес, сократить энергопотребление аккумулятора и сделать устройство доступным по цене для покупателей. Вес всего устройства составляет менее 300 граммов, а, по мнению разработчиков, стоимость серийной версии не превысит 50 долларов. Согласно оценкам пользователей, новое устройство более реалистично по сравнению с протестированными аналогами, уже представленными на рынке.
В отличие от существующих решений, эта система разработана с учетом возможности ношения, благодаря своей легкости. Поэтому создатели изобретения отказались от тяжелых и энергоемких двигателей, заменив их подпружиненными ретракторами, аналогичными тем, что используются в брелках. Для обеспечения фиксации добавлен храповой механизм, который быстро блокируется с помощью электрически управляемой защелки. Натяжение струн осуществляется пружинами, а не двигателями. Для активации защелки требуется незначительное количество электроэнергии, что делает систему экономичной и позволяющей работать от компактного источника питания.
В ходе экспериментов с разными струнами и способами их расположения исследователи пришли к выводу, что оптимальным решением является фиксация одной струны на каждом кончике пальца, одной – на ладони и одной – на запястье. Гарнитура VR оснащена датчиком Leap Motion, предназначенным для отслеживания движений рук и пальцев.
При приближении руки пользователя к виртуальной стене или другому объекту, для каждого виртуального элемента поочередно активируются храповые механизмы. Защелки деактивируются при отведении руки.
Помимо очевидного применения в VR-играх, данное устройство может найти применение и в сфере развития онлайн-коммерции, а также в культурно-образовательных проектах, например, при создании виртуальных музеев, или в программах медицинской реабилитации.