微软VR手柄研究:如何用两个独立的体感手柄模拟跳绳?

2024-02-09 14 0

微软VR手柄研究:如何用两个独立的体感手柄模拟跳绳?

微软VR控制器研究:如何使用两个独立的体感控制器来模拟跳跃? 近年来,微软研究院一直在探索多样化的VR握把设计,比如使用类骨电动握把来模拟触摸来抓取和触摸物体,或者使用滑轮来模拟物体的表面弹性/阻力,例如弹跳球。或者可以通过硬触摸来模拟触摸物体(例如块等)来控制。 微软最近与韩国科学技术院KAIST合作开发了一种解决方案,使用两个独立的手柄来模拟跳绳等连续物体:GamesBond。相比之前的控制器研究,GamesBond更适合集成到VR控制器中,可以用于健身、训练模拟等真实场景。 据青听网介绍,GamesBond的特点在于,它可以利用握力变形来模拟双手握住绳子、相当于连贯物体时因物体变形而产生的体感反馈。目前,相关论文已被ACMCHI全球人机交互会议收录并获得荣誉奖。 研究人员表示:通常,人们习惯使用VR握把来代表自己的左手和右手,与不同的物体进行交互。如果你用两个手柄抓住虚拟绳子的两端,你实际上只能看到绳子的中间部分。通过视觉。形式的变化和相关的身体感觉是无法感觉到的。这是因为目前还无法使用两个独立的体感握把来模拟双手控制同一物体的感觉,除了一些双握把机枪道具或者固定体感装置之外。 VR游戏和VR模拟等体验通常使用双控制器进行控制和交互。未来,为了模拟双手改变物体形状所产生的体感反馈,一些研究人员利用机械联动装置来调节虚拟物体的硬度,但由于机械装置的延迟,很难实现模拟动态。硬度不同,左右手的距离也有限制。 为了解决上述问题,研究人员开发了GamesBond解决方案,该方案采用两个独立的4DoF手柄,手柄由上下两部分以及固定在底部的ViveTracker组成,所使用的组件包括拉伸电机、旋转电机、肌腱等。.和倾斜电机等在软件方面,GamesBond使用Unity3D以200Hz刷新率计算虚拟物体的实时变化。 这两种握把可以模拟手中所持物体的动态变化,可以模拟手部体感感觉中连贯物体的变形。换句话说,就是模拟双手抓住绳子时两个握把的变形,这种体感有望间接模拟绳子的动态体感(即使用两个独立的握把)。模拟相同的相干物体)。这个原理的基础是基于YvesGuiard提出的不对称分工的参考原理,与动觉反馈有关。 据介绍,GamesBond采用多个电机,支持各种动态变化,例如可以拉伸9毫米,或缩短2.5毫米,还可以顺时针和逆时针旋转70°。您还可以模拟肌腱和电机在0到30°之间(向任何方向)弯曲。GamesBond使用三个筋腱,在弯曲时连接上下部分,当筋腱被拉伸时,它们会弹起。 利用弯曲、旋转和拉伸三种变换,GamesBond可以模拟物体的三种不同特性:刚度、动态变化和平滑度。可以模拟的物体包括绳索、木棍、渔网、渔线轮以及两端连接的其他物体。还有两个独立电钻、双柄电钻、左右钻柄等。适用于健身、训练模拟等场景。 为了验证实验结果,研究人员对12人测试了GamesBond,目标是模拟GamesBond的三个特性:刚度、平滑度和动态效果,以及有效的反馈形式(视觉或视觉加体感)。 这12人中,女性4人,男性8人,年龄在22岁至39岁之间。其中8人使用过体感设备,9人了解VR,7人同时了解VR和体感设备。 实验中,他们经历了木棍、软关节、动态变化的绳索,同时还经历了有身体感觉和无身体感觉两种情况。实验后调查结果表明,体感反馈的体验比仅视觉模拟的体验更加真实。体验者表示:此时感觉就像跳绳一样,而且效果比任天堂Wii更好。相反,它使仅与视觉模拟的交互变得无聊。 此外,即使是有经验的人也能清晰地区分不同体感反馈所代表的物体,而这种VR体感握把可以用来模拟健身器材,比如绳索、车把,或者模拟骑行方向盘等。 为了演示这些应用,研究人员还实现了三种模拟应用场景,包括:跳绳、动态重力模拟、各种握把形状等。 在跳绳场景中,GamesBond不仅可以模拟单人跳绳,还可以模拟两个人轮流摇摆绳子的多人场景。使用ObiRope物理引擎可以延长GamesBond可以模拟的绳索长度。另外,通过软您还可以调整组件和参数设置、绳索重量和厚度。在真实体验中,体验者每分钟可以跳跃60次。 在模拟折断木棍的场景中,GamesBond可以在不到300毫秒的时间内从硬木棍的物理感觉切换到折断木棍状态(即两个手柄恢复到原始状态)。另外,还可以模拟渔网两端的木棍,木棍导致鱼在渔网中来回移动,也会营造出动态变化的重力感。 GamesBond可以模拟两个独立的打孔器,或在不到一秒的时间内切换到手提钻,或同时模拟旋转器以控制杆弯曲的变化。参考资料:微软

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