盘点近五年内超有趣的VR触觉技术，“折纸”都能当VR控制器了？

互推小编 2023-12-08

智东西（公众号：zhidxcom）

编译 | 刘柏涵

编辑 | 程茜

智东西11月7日消息，上周，美国虚拟现实媒体Road to VR的记者Ben Lang总结了过去五年内他认为最有趣五种VR触觉技术，包括带有力反馈的触觉操纵杆、VR Touch触觉反馈系统、ThermoReal热触觉技术、3DHaptics控制器和HaptX Gloves触觉手套。

这五种VR触觉技术在不同方面取得了一定的成绩：带有力反馈的触觉操纵杆采用折纸结构，可以360度随意旋转并感知物体软硬；VR Touch触觉反馈系统看上去只是简单的塑料片，但它能提供抓取、触摸和操控等多种触觉；相比于以往的热触觉技术，ThermoReal热触觉技术能够更快、更强的感知冷热；3DHaptics控制器能让用户精准感知力的方向；HaptX Gloves触觉手套利用微型气动执行器阵列和机械制动器，可以为用户提供非常真实的触觉感受。

现在，VR控制器大多采用震动反馈，但还有许多其他的触觉技术有待广泛应用于VR控制器领域，它们相较于震动反馈在为用户创造沉浸感方面更具优势。下面就让我们来看一下哪五种VR触觉技术能让Ben Lang觉得印象深刻。

一、力反馈操纵杆：可360度旋转，感知虚拟物体软硬

2019年的国际消费电子展会（CES）上，瑞士的VR摇杆设备研发商Foldaway Haptics展示了一种带有力反馈的触觉操纵杆。该款设备采用折纸状结构，可以360度旋转并向任何方向倾斜。它能够像一个普通的操纵杆一样工作，类似于人们用拇指控制无人机控制器、游戏手柄上的摇杆，更重要的是它能够在任何方向上推拉用户的拇指，比一般摇杆的运动幅度更大，方便了用户的操作。

设备旋转示意图

在本次展会上，Ben Lang使用该款操纵杆和中国台湾消费电子公司HTC的VIVE头显，体验了Foldaway Haptics开发的一个小型演示游戏。在游戏中，他看到了一个高度差不多到人类腰部的微型卡通农场，还有几只动物在农场里跑来跑去。当他伸手去抓动物时，需要按下拇指杆，将动物“抓”在他的手和拇指之间。抓住动物后，拇指杆会变得僵硬，让人们确定他们已经抓住了一些东西。

每只动物的触觉特性都略有不同。例如，猪会有点“软”，它可以让人们用拇指轻松地推动操纵杆。企鹅“更硬”，所以拇指杆会给人施加更大的阻力。

按压小球示意图

Foldaway Haptics联合创始人Marco Salerno告诉Ben Lang，他们可以通过一些不同的设计让操纵杆向上推动15牛顿的力，但目前只能够推动2牛顿的力，相当于人们用手推动两个苹果时感受到的力量。

除了向上和向下方向的力反馈之外，操纵杆不仅可以向后推，还可以依靠人们的手指进行360度旋转。更重要的是它能通过力反馈触觉技术将力的方向传递给用户，而其他VR头显操纵杆中简单的震动触觉无法传递方向信息。

二、VR Touch系统：可感知抓取和触摸等多种触觉

在2017年第四届硅谷虚拟现实大会（SVVR 2017）上，法国触觉反馈硬件开发商Go Touch VR演示了名为VR Touch的触觉反馈系统。VR Touch由一块装有马达的扁平塑料片和一个尼龙搭扣松紧带组成，它可以通过塑料片在人们指尖顶部提供不同的力，并利用松紧带将塑料片固定在指尖部位。

VR Touch装置示意图

现在，比较常见的VR力反馈方式是震动，非常适用于各类射击游戏，能够用户提高射击游戏的体验感。通常来说，震动拥有很好的提醒作用，例如手机震动可以提醒用户，但在一个虚拟世界中，人们的注意往往会被多种事物所吸引，震动不能够给人明显的反馈。如果用户在进行一项精度比较高的操作时，震动有可能还会成为一种干扰。

VR世界中的很多操作很难通过震动传达有意义的、直接的反馈，比如抓取、触摸和操纵对象等动作，但VR Touch触觉技术则在这些方面表现更为出色。它可以让用户用手指触摸和抓取物体感受到力的压迫，给他们一种物体直接推到他们手指上的错觉。

此外，Go Touch的触觉解决方案非常简单和便宜，因为它的设计很容易与一副VR手套配对，或者作为一个单独的模块绑在人们的手指末端以提供触觉感受。

三、ThermoReal技术：在虚拟世界切实感知冷热

2017年，韩国VR体感外设制造商TEGway研发了一项名为ThermoReal的热触觉技术，希望探索热触觉技术在沉浸式游戏中的可行性。

Ben Lang说：“我尝试过几种不同的热触觉设备，但都不能真正让我印象深刻。因为它们不会让我感觉到特别热或冷，再加上其需要很长时间才能激活，所以让我很难因虚拟世界中的某件事感到冷或者热。但在2017年Vive X Batch 2演示日中，我试用了ThermoReal热电皮肤，这让我第一次相信了热触觉技术的可行性。”

ThermoReal原型机

ThermoReal是一种基于塞贝克效应的热电发电机，它的反应速度非常快，能够立刻反应热和冷的感觉。不仅是速度，该设备热效应和冷效应的反应程度也很厉害，能够让人明显感觉到非常热，甚至有一种烧伤的错觉。

ThermoReal反应效果测试

像ThermoReal这样的热电发电机很常见。TEGway发言人认为，他们设备的外形尺寸是更重要的创新。该设备采用柔性皮肤状导体阵列，可以弯曲并缠绕在各种物体的表面，这使其非常适合集成到VR控制器、手套甚至套装中。

到2020年，该公司已将该技术应用于手臂、手部和VR头显的配件中。在演示游戏中，对面的玩家向用户投掷火球或雪球，用户接到火球或雪球后就可以通过该款手套感受到温度变化。如果火球或雪球击中脸部，用户依托前额安装的触觉单元，就能感觉到抛来物体的温度。

2020年ThermoReal开发套件

四、3DHaptics控制器：超精准感知力的方向

2018年，日本触觉公司MIRAISENS研发了一款名为3DHaptics的触觉感知设备，能让用户用一个较小的力精准感知力的方向。对此，Ben Lang谈道：“在体验过3DHaptics控制器后，它做到了一些我以前认为不可能的事情，比如大大提高了用户感知力的方向的准确率。”

这款不起眼的原型设备仅靠使用者的双手支撑，用振动来产生外力，并在特定方向上推动或拉动使用者的手。它不会提供一个特别大的力量，但其力的方向非常准确。在体验中，Ben Lang能100%猜对测试人员随机给出的力的方向。

3DHaptics控制器

这个演示非常有趣的一点是3DHaptics的硬件构成十分简单。该公司告诉Ben Lang，与现在大多数VR控制器中的触觉引擎相同，3DHaptics控制器只包含两个进行传感的线性谐振执行器（LRA），不同的是，它可以利用LRA的独特频率和波形让自己能够准确感知力的方向。为此，MIRAISENS还申请了多项专利以支撑起其底层技术。