Meta展示了对力反馈触觉手套的研究：有望在虚拟世界获得真实触感

Meta分享了其针对VR和AR的力反馈触觉手套的长期研究细节。

目前市面上绝大多数的VR头显都有一对带有基本震动的手柄。Meta Quest 2同样如此，而没有任何形式的触觉反馈限制了它的实用性。虽然近年来涌现了许多VR手套初创公司和众筹活动，但大多数只提供了手指震动。这种被称为力反馈的手套可以使得你的手指对虚拟物体做出反应，目前起价为5000美元，这实际上比以前的设备低的多。

Meta公司表示，他们的目标是开发“柔软、轻便、时尚、舒适、经济、耐用和可定制”的手套，能够模拟“佩戴者的一系列复杂、微妙的感觉，如压力、纹理和振动，从而创造出用手感受虚拟物体的效果”。

Meta表示，这一目标需要其Reality Labs研究团队“在许多科学和工程学科上取得突破性进展”：

微流驱动器

为了模拟虚拟物体的纹理，如今的手套使用了一组微型振动马达。就像屏幕上的像素一样，更多的马达意味着对虚拟物体感觉的更高保真度的再现。Meta公司表示，传统的机械马达“太大、太贵、太耗电，无法产生真实的触觉”，因此四年前，该公司要求研究人员开始研究由“全新材料”制成的柔软、柔韧的驱动器。

研究人员将目光投向了新兴技术，如用于假肢的软材料和用于尖端医疗诊断设备的微流体。Meta声称，他们在气动执行器方面取得了突破，利用空气来产生力反馈，以及在电场中改变形状或大小的电主动执行器。

“总的来说，我们的工作与更广泛的微流体领域的不同之处在于，我们的重点是制造非常轻、可穿戴和快速的东西。”

为了控制这些新型的执行器，Meta声称他们正在建造世界上第一个高速微流控驱动器——“手套上的一个微型微流控芯片，通过告诉阀门何时开启和关闭以及关闭的距离来控制推动执行器的空气流动”，具有亚秒的延迟。

触觉渲染

要知道在给定的时间内要激活哪些驱动器，需要高度精确的手部跟踪，但也需要一个系统来解释你当前触摸的虚拟物体的形状、纹理、重量和硬度。

研究人员正在研究“触觉渲染”算法，该算法与物理引擎(存在于游戏引擎中)交互，向手套发送正确的指令。这需要“模拟触控的物理效果”，同时适应硬件的限制，以及无法阻止用户的手穿过虚拟墙壁和桌子。Meta说，这需要对多感觉整合的高级理解——大脑如何从多个感觉输入来理解世界的科学。

Meta声称，VR体验可以利用多感官整合和精确的时间来欺骗你的大脑，让你体验手持重量的感觉，方法是“在视觉和听觉提示的同时，用驱动器轻轻地拉戴者的手指皮肤，模仿重力的拉动”。

“我们的大脑非常擅长接收一点触觉信号，一点视觉信号，一点听觉信号，并将它们融合在一起，真正地感受到这种感觉，并确信你的手上有一个物体存在。”

在未来，研究人员设想用工具来创造触觉材料，就像今天为游戏创造视觉和听觉效果一样。

智能纺织品和新型制造业

Meta想要的触觉手套是轻量化，柔软，和高度耐用，而非刚性沉重和不舒服。Meta的材料科学家致力于研发新型舒适、灵活的材料，“在分子水平上定制以产生新的功能”，这一领域被称为智能纺织品。

研究人员正在探索“如何在同一纤维或织物中构建多种功能——包括导电、电容和传感功能，并使其更薄、更适合可穿戴”。

目前，原型手套的制造采用半自动化流程，需要“熟练的工程师和技术人员，他们制造子系统并主要人工组装手套”。Meta表示，大规模生产这样的手套需要全新的自动化生产技术。理想情况下，为了达到“最大的触觉精度和舒适度”，手套应该根据买家特定的手部形状和尺寸定制生产。

十年-Horizon

Meta将这项研究描述为“登月计划”，目前“为我们的数字世界在10到15年后的样子描绘了愿景”。

“当我们开始触觉手套项目时，我们问自己，我们是否能制造出一种大规模生产的、负担得起的消费设备，让人们在任何地方都能体验到任何有形的界面。

我们不可能做到这一点——除非发明新的材料，新的传感器和驱动器，新的集成和系统方法，新的渲染算法，新的物理引擎，等等。这是不可能的，但我们已经找到了一条可行的道路，可以让我们实现这一目标。”

但是，这种手套不可能马上就出现在下一代产中，甚至是量产。

正如Meta的大多数研究表明的那样，这可能是为了吸引世界一流的研究人员加入Reality Labs团队，目的是招募有能力取得突破性进展的人，以便有朝一日向消费者提供这些技术。