當(dāng)今的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)可以創(chuàng)建身臨其境的視覺體驗，但很少能使用戶感覺到任何東西，特別是墻壁，設(shè)備和家具。但是，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)開發(fā)的一種新設(shè)備使用多條附著在手和手指上的繩子來模擬障礙物和重物的感覺。

例如，當(dāng)用戶的手靠近虛擬墻壁時，通過鎖定琴弦，該設(shè)備可模擬觸摸墻壁的感覺。類似地，弦線機制使人們可以感覺到虛擬雕塑的輪廓，當(dāng)他們推壓家具時可以感覺到阻力，甚至可以給虛擬角色高五的感覺。

Cathy Fang將于下個月從CMU畢業(yè)，獲得機械工程和人機交互的聯(lián)合學(xué)位。他說，這種肩扛式裝置利用彈簧加載的弦來減輕重量，減少電池電量并保持低成本。

CMU人機交互研究所(HCII)助理教授克里斯·哈里森(Chris Harrison)表示：“墻壁，家具和虛擬角色等元素是構(gòu)建沉浸式虛擬世界的關(guān)鍵，而當(dāng)代VR系統(tǒng)僅能使手動控制器振動。”合著者Harrison，F(xiàn)ang，機器人學(xué)院工程師Matthew Dworman和HCII博士生Yang Zhang報告說，對多弦設(shè)備的用戶評估發(fā)現(xiàn)，它比其他觸覺技術(shù)更為現(xiàn)實。

方說：“我認(rèn)為這種體驗會帶來驚喜，例如當(dāng)您與欄桿互動并且可以將手指纏繞在欄桿上時。”“探索諸如雕像之類的不規(guī)則物體的感覺也很有趣。”

該團隊的研究論文被計算系統(tǒng)人為因素會議(CHI 2020)評為最佳論文，該會議原定于本月召開，但因COVID-19大流行而被取消。該論文現(xiàn)已發(fā)表在計算機協(xié)會數(shù)字圖書館的會議記錄中。

其他研究人員已經(jīng)使用弦在虛擬世界中創(chuàng)建觸覺反饋，但是通常他們使用電機來控制弦。電動機對CMU研究人員不起作用，他們設(shè)想該系統(tǒng)既輕便足以被用戶佩戴，又可以讓消費者負(fù)擔(dān)得起。

方說：“電動機的不利之處在于它們消耗大量功率。”“他們也很沉重。”

該小組使用彈簧加載的卷收器代替了馬達(dá)，類似于鑰匙鏈或ID徽章中的那些。他們增加了一個棘輪機構(gòu)，可以通過電控閂鎖快速鎖定。彈簧而不是電動機使琴弦繃緊。只需少量的電能即可接合閂鎖，因此該系統(tǒng)具有能源效率，并且可以依靠電池供電。

研究人員對多種不同的琴弦和琴弦位置進(jìn)行了實驗，最終得出結(jié)論，將一根弦連接到每個指尖，一根弦連接到手掌和一根腕部提供了最佳的體驗。跟蹤手部和手指運動的Leap Motion傳感器已安裝到VR耳機上。當(dāng)感覺到用戶的手靠近虛擬墻壁或其他障礙物時，棘輪按適合那些虛擬物體的順序嚙合。當(dāng)人拔出手時，閂鎖脫離。

整個設(shè)備的重量不到10盎司。研究人員估計，量產(chǎn)版本的價格不到50美元。

Fang表示，該系統(tǒng)將適用于涉及與物理障礙物和物體(例如迷宮)互動的VR游戲和體驗。它也可能用于參觀虛擬博物館。而且，在并非總是能夠親自拜訪零售店的時代，“您也可以使用它在家具店購物”，她補充說。