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CMIC:发展虚拟现实需加快突破触觉反馈技术
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发布时间:2017-08-22 11:24:13   来源:赛迪-中国计算机报   作者:温晓君 赵燕

  【CMIC讯】目前,虚拟现实和增强现实的场景重建主要围绕人的视觉和听觉感官展开,缺乏更高维度上的信息反馈和交互。随着多人交互、人机交互等技术的发展,对触觉感知的需求与日俱增。触觉反馈技术为虚拟对象与人之间的力学相互作用搭建了一座桥梁,能够使人与虚拟环境的交互更加自然,可应用于力学敏感的混合现实辅助创建和远程操控实践中,有望成为虚拟现实应用发展的关键技术突破口。
 
  触觉反馈技术成为虚拟现实应用发展的着力点
 
  具备触觉感知是虚拟现实的重要特征。当前,虚拟现实、增强现实技术的关键在于显示,通过计算机视觉技术、显示技术给人高沉浸感,主要围绕人的视觉和听觉感官展开,与虚拟世界的触觉互动有限,缺乏更高维度上的信息反馈和交互。要达成虚拟世界和参与其中的人之间的真实互动,实现与简单
 
  三维仿真不同的用户体验,需要运用视觉、听觉、触觉、嗅觉等多种感知技术,提供多维度的信息反馈。这其中,触觉反馈技术非常关键,能够拓展虚拟现实和增强现实的感知维度,实现人和虚拟世界的真实互动,进一步优化人在虚拟世界的活动体验。
 
  触觉反馈技术能够让用户与虚拟世界做更深入的交互应用,拓展虚拟现实体验的感知维度,获得更强的沉浸感,打造出更逼真全面的虚实融合环境,进而在游戏、智能制造、教育培训、高风险行业产生更多创新的应用。
 
  触觉反馈技术研发现状及应用情况
 
  触觉反馈技术研发不断取得突破,触觉感知从简单的振动扩展到对纹理、材质的感知。触觉反馈系统包括决定操纵者与虚拟物体发生交互作用时的触觉感知的软件,以及将触觉再现反馈给操纵者的设备。现有触觉反馈设备一般侧重于对动觉的反馈。例如,澳大利亚可穿戴体验公司已推出智能瑜伽裤,能有效通过振动反馈提醒使用者的动作到位与否。随着触觉反馈技术的迅速发展,可以识别物体的冷热、柔软度、表面形状、表面纹理等特征的触觉设备已被开发出来,使得用户“触摸”虚拟物体变成可能。
 
  触觉反馈技术在虚拟现实游戏、虚拟培训、虚拟制造等领域应用前景广泛。众多国外企业已经在虚拟现实产品中应用了触觉反馈技术。在虚拟现实游戏领域,NeuroDigital公司推出Gloveone虚拟现实手套,可以和Oculus等多款虚拟现实设备相互配合使用,在游戏中拥有逼真的触觉体验。在虚拟培训领
 
  域,英国通用机器人学公司开发出虚拟手术仿真培训系统,使用触觉反馈让学生体验到现实中给患者钻牙时感受到的作用力,替牙科医生提供模拟手培训。在虚拟制造领域,触觉反馈可以应用于计算机模拟中的虚拟场景或者虚拟对象的辅助创建和控制,通过对推进阻力的感知和实时力反馈作用,实现精细化动作和对精密仪器的操作。在煤矿、安防等高风险领域,可以通过触控操作界面上热量、阻力、温度的要素实时反馈,提高远程环境下机器操作的实时反馈性、操作的精细度,实现逼近真人的实际现场操控,降低操作误差和生产风险。据MarketsandMarkets预测,全球触觉反馈技术产品2020年市场总值有望达到298.4亿美元。
 
  目前,虚拟现实的触觉反馈技术还处于触觉感知里的振动反馈阶段,对其他触觉类型的感知还停留在实验室的原型机阶段,触觉反馈技术方面的参数、标准尚未成熟,还没有成熟的消费级产品。触觉反馈的核心技术掌握在国外公司手中,国内对触觉反馈技术的研究还停留在实验室阶段,如上海交通大学、北京航空航天大学、东南大学、哈尔滨工业大学、中国科学院长春光机所等在触觉反馈控制、算法开发等方面开展了一些研究工作,但尚未形成代表性的产业化产品,技术攻关和应用推广仍任重而道远。
 
  相关措施建议
 
  将发展触觉反馈技术纳入虚拟现实产业技术路线图中。在制定从虚拟现实、增强现实到混合现实的技术路线图,设定阶段性目标和技术突破点时,明确触觉反馈技术在虚拟现实、增强现实、混合现实中应用的关键场景以及衍生出的技术脉络和终端产品,推动触觉反馈技术在人机交互、虚实融合等环节的应用,提升虚拟现实的终端体验。围绕触觉反馈技术,加强基础技术研发。重点发展触觉反馈技术,如力学反馈、肌肉神经反馈、电磁触碰等,打破国外技术垄断,培育虚拟现实创业企业成长为领军企业。出台产业促进政策,整合重点企业、高校和科研院所等行业资源,建立触觉反馈共性技术研发平台为增强现实、混合现实与生产生活的融合提供标准和经验。
 
  选取重点行业领域,开展触觉反馈虚拟现实应用示范。重点选取游戏、制造、教育培训领域以及采矿挖掘、消防等特殊行业,构建基于触觉反馈技术的实时反馈虚拟现实开放式应用。设立基于触觉反馈技术应用的创新场景示范区,打造展示深层次的行业应用平台,为增强现实、混合现实与生产生活的融合提供标准和经验。
 
(赛迪工业和信息化研究院温晓君赵燕)

责任编辑:拂晓晨风

 
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