首款可量產力反饋手套體驗:終於會開飛機艙門了
2019年08月23日12:18

  對於一個坐飛機時常被安排在安全門旁邊坐的人來說,如何在緊急狀態、經機組人員允許的前提下順利打開艙門,應該是世界上最紙上談兵的事情。

  乘客違規打開飛機艙門或安全門導致延誤,是民航最常見的迷惑行為之一,畢竟每開一次門,就要面臨十萬甚至幾十萬的罰款。

  最近通過一套 VR 設備和一雙力反饋手套,我終於在虛擬世界里體驗到如何開關飛機艙門,一定程度地滿足了我多年的心願。

  可以模擬‘柔性觸感’的機械外骨骼機器人

  今年 6 月,位於深圳的 Dexta Robotics(岱仕科技,下文簡稱 Dexta)發佈了集成動作捕捉和力反饋功能為一體的機械手套——Dexmo 力反饋手套。

▲ 圖片來自:Dexta Robotics
▲ 圖片來自:Dexta Robotics

  Dexmo 力反饋手套是一款無線便攜的設備,單個重量僅為 290 克,通過將 5 個力反饋裝置、11 個動作捕捉傳感器、可充電電池,以及整個控製系統集成一體,從而讓人在虛擬世界中用自己的雙手去體會擬真實的觸感。

  雖說是手套,但 Dexmo 實際上是一個專為手部設計的機械外骨骼結構機器人。

  設備通過一根綁帶包裹掌心從而固定在手掌上,五根手指的外骨骼通過魔術貼綁帶或橡膠指套與手指相連。

  與手背貼合的墊子,為了做到防滑和舒適,使用了定製的防水布和記憶海綿。

  戴上 Dexmo 後,手掌依然可以靈活地握拳、張開。由於每個人的手掌大小、手指長短都不一樣,因此初次使用 Dexmo 需要通過幾個步驟記錄手掌數據。

  在使用 Dexmo 的過程中,手部動作會被手套收集,並用來在虛擬空間重建出準確的手部模型,再將現實中手部的動作完整地映射在虛擬世界中。

  這就是 Dexmo 的工作原理。

  在體驗一個模擬水滴衝擊手心的場景中,我們帶上手套,先去‘擰開水龍頭’感受旋鈕的形狀,接著手掌朝上自然地張開,虛擬世界里的水龍頭打開後,屏幕上顯示水滴在手指上。

  與此同時,現實世界中的 Dexmo 會牽引手指,模擬水滴到手指上的觸感。

  虛擬空間里的水流變大,手指所體驗到的觸感也會跟著增強。

  Dexmo 不僅可以模擬抓握感,還可以傳遞虛擬物體的大小、形狀和軟硬。我們嚐試‘握持’了圓形、方塊等不同類型的物體。

  模擬手持跳動的心臟,可以讓大家體驗做外科手術醫生(或者漢尼撥)的感覺。

  讓人印象深刻的是,手捏橡皮尖叫雞的虛擬體驗中,我們發現在現實世界中明明是在‘捏空氣’,指尖卻可以明顯地體會一種‘在捏柔軟橡皮’的觸感。

  這屬於力反饋中的‘柔性反饋’。從手套的工作原理來講,就是當我在‘捏橡皮尖叫雞’時,Dexmo 不僅需要在某個位置停住我的手,還需要在這個基礎上讓電機輸出彈性的力反饋。

  Dexta 的創始人穀逍馳告訴我們,Dexmo 是同類型的手套產品中唯一一個可以做到柔性反饋的,因此可以為用戶模擬出‘觸摸柔性物體’的體驗。

  也就是說,Dexmo 手套在某種程度上也是可以模擬觸摸皮膚等觸感的。

  Dexta 目前已經根據不同的場景開發了相應的模組,比如鋼琴鍵、電鑽按鈕就有著不同的觸感,也會有不同的模組。在虛擬世界中搭建類似的場景時,直接調用這些模組即可。

  Dexmo 還配有完整易用的 SDK 開發支援,適配所有主流的 VR / MR 頭戴式顯示器和定位系統。在經過配置後,即可完成手部模型位置和姿態的顯示。SDK 也預設了按鈕、旋鈕、拉杆等獨立的交互模塊。

  因此戴上 VR 頭顯和 Dexmo 力反饋手套,我們可以在仿真的虛擬世界里,體驗到逼真的觸感,完成各類場景中精細的動作,甚至可以在虛擬世界中實現觸摸屏的場景。

  可以說,Dexta 讓虛擬世界擁有了更加簡單、真實的交互。

  一款可量產的力反饋手套

  虛擬現實、增強現實的技術發展至今,依然是通過聲音和影像來迷惑我們的感官。

▲ vive 頭顯
▲ vive 頭顯

  目前主流的 VR、MR 設備的外設絕大多數都是手柄,不僅操控的學習成本較高,與現實世界中的交互方式也不相符。

  觸覺是目前讓 VR、MR 更具有真實感、沉浸感的下一個關鍵。

  然而現有的觸覺交互,大多是依靠單點震動反饋來實現,這樣的觸感不夠真實,也不能牽引手指的活動。

  近些年來,從遊戲廠商到初創公司、實驗室,我們所能看到的觸覺交互產品並不少。

▲ Sony今年公佈的一個專利
▲ Sony今年公佈的一個專利

  其中Sony在 1997 年為 PlayStation 推出了帶有震動功能的手柄,這是力反饋第一次被應用到遊戲外設中。在今年 5 月,Sony公佈了最新款‘觸覺力反饋手套’的專利。

  我們所見的觸覺交互產品,基本都是通過震動馬達、壓縮氣體、冷熱元件等材料提供觸覺。然而絕大部分都不屬於力反饋手套。

▲ 圖片來自:Dexta Robotics
▲ 圖片來自:Dexta Robotics

  Dexmo 力反饋手套通過軟件和硬件的結合,能夠提供豐富精細的觸覺交互,但更重要的一點是:它已經可以量產

  Dexmo 力反饋手套結合 VR 設備,可以應用的場景包括遊戲娛樂、教育科研、醫療康複、行業培訓等不同的領域。

▲ 圖片來自:Dexta Robotics
▲ 圖片來自:Dexta Robotics

  目前 Dexmo 主要面向企業級用戶,用於培訓場景。這款手套正慢慢出現在新能源電池維修培訓、產線工人組裝培訓、航空駕駛艙訓練模擬、核電站高危場景培訓等場景中。

  而文章開頭所說到的操控飛機艙門培訓,是 Dexta 目前與國內某航空公司正在合作的機組人員培訓項目中的一個小 demo。

  在工廠產線、高危作業的場景中,傳統的培訓方式不外乎是看紙質資料、培訓視頻,或者課堂教學,然而這些紙上談兵的培訓方式效率低下,也很難評估真實的培訓效果。

  使用 VR、MR 進行培訓已經是不少企業的選擇,讓員工在仿真的場景中進行培訓,不僅可以提高培訓效率,節省成本,還能從源頭上減少生產事故。

  VR / MR 的下一代交互界面

  也許有讀者會提出疑問,為什麼不做成全覆蓋的手套呢?

  Dexta 的回答是:這是一個在 2016 年就被我們摒棄的方案。其中一個原因就是全覆蓋的手套沒法做到兼容不同人的手,長時間使用的體驗也不好。

▲ 圖片來自:Dexta Robotics
▲ 圖片來自:Dexta Robotics

  在 Dexta 位於深圳的辦公室里,我們見到了曆代 Dexmo 力反饋手套。Dexta 從 2014 年開始研發設計力反饋手套,並在 2016 年發佈了初代產品,早期手套的重量甚至高達 400 克。

  Dexta 表示,他們在迭代力反饋手套的過程中,電機系統與供應鏈系統的磨合是其中的一個大難題。

  手套中一個關鍵的部件是舵機,他們在改進舵機細節的過程中,曾經在工廠住了八個月,最終讓工廠按照他們的設計和需求,生產出了之前完全沒做過的產品。

  因此這款手套上的力反饋模塊(電機),還有基於設備的手部交互物理引擎(也就是軟件),以及 Dexta 所搭建的供應鏈體系和生產能力,成為了這家初創機器人公司目前的產品壁壘。

▲ 圖片來自:Dexta Robotics
▲ 圖片來自:Dexta Robotics

  Dexta 現在的定位是設計和製造交互系統,其創始人穀逍馳認為,他們所開發的力反饋手套,對 VR、MR 系統來說,相當於智能手機的觸控屏。

  起源於 iPhone 的電容屏觸摸交互技術,讓不識字的小孩剛上手就能使用智能手機,現在的 VR、MR 系統就像 iPhone 面世前的按鍵智能手機一樣,它們可以用,但不好用。而 Dexmo 力反饋手套可以讓用戶在 VR、MR 場景中自然地使用雙手,提升沉浸感。

  總的來說,VR 在 2014 年被推上風口,在經曆了資本追逐和泡沫破滅後,如今已經逐漸回歸技術本身,資本也相對冷靜、理智。就目前而言,VR 產品笨重的頭顯、惱人的線材、不足的解像度和 GPU 渲染能力弱這些硬件問題依然有待解決。

  而這款 Dexmo 力反饋手套,是近兩年來少有的讓我們感到驚喜的 VR、MR 相關產品,它不僅做到了無線、輕便,還是一個可以量產的新交互系統,是能夠讓 VR、MR 有全新用戶體驗的技術產品。

  本文來自愛範兒

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