Автор: Илья Седошкин. Тактильные перчатки (англ. Haptics – хаптик) сегодня используются не только в играх, развлечениях и киберспорте, они находят применение в промышленности и медицине, позволяют создавать инновационные решения. Дальнейшее совершенствование систем дополненной и виртуальной реальности (AR и VR), телероботов и аватаров сегодня уже трудно представить без развития технологий удаленной передачи тактильных ощущений.

Наша команда Dragon Tree Labs готовится к финалу конкурса ANA Avatar XPRIZE и тоже активно применяет тактильные перчатки для создания реалистичного взаимодействия оператора с предметами вокруг аватара.

Хотим поделиться нашими знаниями в этой области и рассказать о доступных покупателю образцах таких решений от наиболее известных производителей.

Разновидности haptic-технологий

В реальном мире человек воспринимает тактильные ощущения (haptics) как раздражение рецепторов, расположенных в коже и мышцах рук или других частей тела. Например, через передачу тепла, а также как изменяющиеся по силе давление или вибрацию.

Виртуально имитировать такие ощущения и взаимодействовать с удаленными объектами позволяют специальные преобразователи. Они могут располагаться в перчатках на кончиках пальцев и на ладонях. Назначение и возможности перчаток зависят от типа использованных в них датчиков и преобразователей. В хаптик-перчатках используют:

• Электромагнитные преобразователи;
• Пьезоэлектрические преобразователи;
• Микрожидкостные преобразователи;
• Эксцентриковые вращающиеся микроприводы.

Отслеживаемые датчиками движения руки передаются в виртуальную среду, а возникающие при взаимодействии с виртуальными объектами сигналы (например, при рукопожатии) передаются обратно для воспроизведения тактильных ощущений в руке оператора.

Возможности тактильных устройств

Для оценки и распознавания особенностей и характеристик объектов виртуальной среды хаптик-устройства должны воспроизводить и передавать оператору:

• Пространственное разрешение;
• Твердость, деформируемость;
• Шероховатость, текстуру;
• Усилие (обратная связь по силе);
• Температуру объекта (нагрев/охлаждение).

Возможности тактильных перчаток во многом зависят от использованного производителем конструктивного решения. А именно от типа датчиков и приводов тактильной перчатки, а также от совершенства программного обеспечения (ПО). При этом для достижения эффекта погружения в другую реальность особое значение имеет частота обновления контроллером измеряемых характеристик.

Для поддержки функций акселерометра и гироскопа во многих хаптик-устройствах имеется также IMU (инерциальный измерительный блок) сенсоры. Отслеживать положение рук в пространстве помогают встроенные камеры гарнитур VR. Инновационным методом сегодня считается магнитный трекинг, как в перчатках Manus Metaglove. Еще более расширяют возможности хаптик-перчаток экзоскелетные технологии.

Наручные тактильные устройства

Среди конструкций наручных тактильных устройств можно выделить:

• Традиционные перчатки;
• Наперстки / Наконечники на пальцы (thimbles);
• Экзоскелеты.