当今虚拟现实（Virtual Reality，VR）系统可创造沉浸式身临其境视觉体验，但很少能让用户感受到物品的触感，特别是墙壁、设备和家具。如今卡内基梅隆大学（Carnegie Mellon University，CMU）开发一种新设备，使用许多样附在手腕和手指的细铁丝，模拟障碍物和重物的触感。
如当用户的手贴近虚拟墙壁时，通过细铁丝拉紧，可模拟触碰墙壁的感觉。类似情形，细铁丝机制使人们感觉到虚拟雕像的轮廓，和推动某件家具时的阻力，甚至提供和虚拟角色击掌的感觉。
看得到也摸得到更沉浸的虚拟现实体验
5月将从CMU大学毕业并获得机械工程与人机交互联合学位（Joint Degree）的Cathy Fang表示，这种肩扛式设备利用弹簧加压的细铁丝减轻重量、消耗更少电量，并保持较低成本。
“墙壁、家具和虚拟角色等元素是打造沉浸式虚拟世界的关键，然而当代VR系统只能提供让手有震动感觉的控制器。”CMU人机交互研究所（Human -Computer Interaction Institute，HCII）助理教授Chris Harrison表示。共同作者之一的Harrison、Fang、机器人技术研究所工程师Matthew Dworman和HCII博士生Yang Zhang论文指出，用户对多铁丝设备的评估发现，比其他触觉技术更真实。“我认为这种体验会带来惊喜，比如当你与栏杆交互，可感受到手指握住栏杆时的握感。”Fang指出：“探索像是雕像之类不规则物体的感觉也很有趣。”
团队的研究论文被CHI 2020（Conference on Human Factors in Computing Systems）全球人机交互大会评为最佳论文，大会原定4月举行，但因COVID-19流行取消。论文现已发布在美国计算机协会（Association for Computing Machinery）数字图书馆（Digital Library）的大会论文集。
弹簧加压卷线器取代马达既省电又轻量
其他研究人员也曾在虚拟世界使用细铁丝创建反馈式触觉，但通常使用马达控制细铁丝。马达对CMU研究人员来说行不通，设想的系统不但要轻便让用户方便佩戴，又要让消费者负担得起。“马达的一大缺点莫过于非常耗电，”Fang表示：“而且马达很重。”
团队没有使用马达，而是采用弹簧加压卷线器，类似钥匙链或身份吊牌使用可伸缩的卷线设备。他们增加一个棘轮机构（Ratchet Mechanism），可通过电控锁快速锁紧。换言之，是通过弹簧而不是马达绷紧细铁丝。电控锁只会耗费极少量电力，所以还满节能的，且可由电池供电。
研究人员实验多种不同的细铁丝和铁丝位置，最终得出结论，也就是细铁丝分别系至每只指尖、手掌，以及手腕，便能提供最佳体验。在VR头戴式设备安装可关注手部和手指运动的Leap Motion传感器，当传感到用户的手贴近虚拟墙壁或其他障碍物时，棘轮就会按适合这些虚拟物体的顺序啮合。当用户将手缩回时，电控锁便会松开。整个设备的重量不到10盎司（约0.28公斤），研究人员估计，量产版价格花费不到50美元。
Fang表示，此系统将适用于涉及与实体障碍物和物体（例如迷宫）交互的VR游戏和体验，也可能用于参观虚拟博物馆。目前不太可能前往实体零售店的敏感时期，“你也可以通过它在线上家具店买东西。”她补充。
（首图来源：视频截屏）