AR和VR系統(tǒng)是有趣的，同時(shí)也為遠(yuǎn)程觸覺(jué)技術(shù)帶來(lái)創(chuàng)新的使用環(huán)境。受益的不僅是游戲玩家和普通消費(fèi)者，也能讓外科醫(yī)生遠(yuǎn)程執(zhí)行手術(shù)。也就是說(shuō)，良好的遠(yuǎn)程觸覺(jué)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出力反饋或微小電機(jī)產(chǎn)生小的震動(dòng)(來(lái)自我們的手機(jī))。

在AR或VR的背景下，我們有很多方法來(lái)感測(cè)用戶的運(yùn)動(dòng)、并反饋到系統(tǒng)中。我們可以利用用戶身上的運(yùn)動(dòng)傳感器、或者外部照相機(jī)、或反射光束。

連接并控制一臺(tái)機(jī)器，我們需要聯(lián)網(wǎng)手套，甚至新的Myo armband。然而，當(dāng)涉及到觸摸虛擬、或遠(yuǎn)程可視化對(duì)象，從而獲得準(zhǔn)確的感官反饋，讓指尖感觸到其形狀、質(zhì)地、壓力反應(yīng)等特點(diǎn)，這就需要把握我們的手指如何工作的各個(gè)基本面。

遠(yuǎn)程醫(yī)療已經(jīng)被廣泛研究，但其原理也是適用于AR和VR的。

當(dāng)我們用我們的手指去探索一個(gè)物體的剛度、阻尼、質(zhì)地、滯后及其他特點(diǎn)時(shí)，我們會(huì)緊握其表面，并用兩個(gè)主要類別的傳感器來(lái)收集相關(guān)的數(shù)據(jù)。第一是動(dòng)覺(jué)，這是指在四肢感應(yīng)到的基本幾何形狀和壓力數(shù)據(jù)(例如位置，關(guān)節(jié)的速度和致動(dòng)力)。第二類是觸覺(jué)，同時(shí)使用皮膚和皮下傳感器。

在醫(yī)療系統(tǒng)中，遠(yuǎn)程觸覺(jué)系統(tǒng)(RHS)包括一個(gè)遠(yuǎn)程機(jī)械手用來(lái)探索動(dòng)作、一個(gè)觸覺(jué)感知通道用來(lái)向操作器返回信息。動(dòng)覺(jué)、觸覺(jué)信息均需要被傳達(dá)并顯示。心理學(xué)證明，如果觸覺(jué)信息缺失、那么觸覺(jué)辨別能力也會(huì)顯著降低。

這當(dāng)然是有道理的，因?yàn)槲覀冃枰軌蚋叻直媛实娜?ldquo;感覺(jué)”我們的觸摸。但是精確的傳感比你想象的更難實(shí)現(xiàn)，更別提在指尖來(lái)重現(xiàn)它。這就是說(shuō)，一些有趣的技術(shù)，像“超觸覺(jué)”和“Shock-suit”這樣的，可能會(huì)激發(fā)一些靈感。

與此同時(shí)，研究人員開(kāi)始利用一點(diǎn)心理學(xué)知識(shí)，來(lái)消除真實(shí)世界和感測(cè)世界之間的差距。他們推測(cè)：

“區(qū)分觸摸對(duì)象柔軟度所需要的一大部分觸覺(jué)信息，被包含在接觸物接觸面上的接觸力中，或者手指在物體上增加壓力時(shí)接觸面的擴(kuò)展率中。”

他們稱這種關(guān)系為接觸面積擴(kuò)展率(CASR)，雖然表達(dá)不完善，這種擴(kuò)展可能是一個(gè)觸摸完整傳感的替代者。研究人員隨后開(kāi)始調(diào)查以觸覺(jué)數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)化形式來(lái)傳達(dá)足夠信息的可能性：

“…柔軟度的分辨很讓人滿意，能用于實(shí)際應(yīng)用。”

為了證明了推測(cè)，該團(tuán)隊(duì)為壓電(壓阻也行)材料的每側(cè)都涂覆了金屬導(dǎo)電層(metallic conductive)，并跨導(dǎo)電層放置合適的儀器來(lái)測(cè)量其電壓：分別為電荷放大器或惠斯登電橋和差分放大器(圖1)。

圖1：研究人員發(fā)現(xiàn)，用相對(duì)簡(jiǎn)單的技術(shù)來(lái)獲得足夠的觸覺(jué)信息，去控制觸覺(jué)顯示器或反饋機(jī)制是可行的。(在本案例中用兩面都涂有金屬導(dǎo)體的壓電材料層)

被測(cè)量信號(hào)包括兩個(gè)隨時(shí)間變化的模擬信號(hào)(力和接觸的面積)，來(lái)對(duì)應(yīng)需要在時(shí)間和空間域被同時(shí)采樣的隨時(shí)間變化的壓力的空間分布情況。經(jīng)過(guò)眾多學(xué)科的直接和心理實(shí)驗(yàn)后，研究小組證實(shí)設(shè)備能提供足夠的信息來(lái)控制觸覺(jué)顯示。

以下展示一些業(yè)界先驅(qū)產(chǎn)品：

Teslasuit：全身觸覺(jué)反饋套件

用于更具交互性的VR體驗(yàn)的Teslasuit是一個(gè)全身觸覺(jué)外套，唯一美中不足的是，它是使用電信號(hào)刺激肌肉或皮膚表面來(lái)提供反饋。

圖2：在VR、甚至是AR中都很難完全復(fù)制人的感覺(jué)。Teslasuit是一個(gè)Kickstarter的項(xiàng)目，使用微型電極編織的材料編織來(lái)刺激肌肉?；旧鲜怯|電的感覺(jué)。

作為一個(gè)Kickstarter項(xiàng)目Teslasuit曾籌到一些錢，但在2月份還是取消了。也許讓用戶觸電并不是最好的方式。

Ocean One水下機(jī)器人

斯坦福大學(xué)研發(fā)的Ocean One水下機(jī)器人：采取AI+觸覺(jué)反饋的協(xié)同工作方式，讓機(jī)器人手部能夠感受到所抓取物體的重量與質(zhì)感，再施加以適當(dāng)力道抓取，這樣就能夠抓取到易碎物品了。此外還擁有平衡設(shè)計(jì)，可以讓它即使在身體晃動(dòng)的情況下，通過(guò)手臂調(diào)整也能保持雙手的穩(wěn)定。

Ocean One背面安裝了計(jì)算單元、電池、推進(jìn)器，能夠在水下自由航行。身高5英尺，有用兩只鉸接機(jī)械手臂，八只推進(jìn)器。

控制員擁有者機(jī)器人視角，就與看見(jiàn)自己手臂的視角很像。

多種觸覺(jué)反饋手套

觸摸虛擬現(xiàn)實(shí)的手部交互設(shè)備已經(jīng)上市很多種類，有的加入了慣性測(cè)量單位，用足夠的敏感度準(zhǔn)確地跟蹤位置，速度和運(yùn)動(dòng)方向;有的設(shè)置了許多小型觸覺(jué)振動(dòng)器，每個(gè)振動(dòng)器可以獨(dú)立編輯不同強(qiáng)度的觸感壓力，該振動(dòng)器能產(chǎn)生單一頻率或持續(xù)性的振動(dòng)，還可以感受到虛擬物體的外形等。

在此拼個(gè)圖給大家欣賞一下。