Новый экзоскелет сделал виртуальную реальность физически ощутимой: видео
В мире виртуальной реальности тактильная обратная связь долго оставалась роскошью, доступной лишь с помощью громоздких и дорогих устройств или специальных костюмов. Но команда исследователей из Future Interfaces Group придумала Kinethreads — легкий экзоскелет, который буквально обвивает тело нитями и моторами, создавая ощущение настоящей поддержки мышц и сопротивления объектов в VR. Результаты работы были опубликованы в ACM Symposium on User Interface Software and Technology.
Система использует нейлоновые нити, проходящие по тканевым каналам костюма, и компактные моторы, выполняющие роль «искусственных сухожилий». При активации нити натягиваются и мягко подтягивают мышцы, помогая управлять движением. Все это координирует маленький контроллер на базе Raspberry Pi с простыми скриптами Python.
Вес костюма меньше пяти килограммов, надеть его можно за полминуты. Несмотря на скромные размеры, Kinethreads создает до 120 ньютонов силы и виброобратную связь с частотой до 200 Гц. С ее помощью пользователь ощущает как легкое сопротивление при касании виртуального предмета, например, пожатие руки или отдачу от выстрела, так и сильный толчок, имитирующий взрыв или удар.
Простая инженерия для сложных ощущений
Изначально прототипы создавались для моделирования движения рук: четыре мотора на каждую руку контролировали сгибание и вращение плеча, локтя и кисти. Позже разработка расширилась на ноги. Широкие эластичные полосы на бедрах и голенях равномерно распределяют давление и снижают нагрузку на конкретные точки. Моторы перенесли в поясной блок для удобства, питание обеспечивает литий-полимерная батарея, достаточная на пару часов активного использования.
Вибромоторы вдоль нитей добавляют еще один слой обратной связи. Они жужжат при сокращении мышц, помогая мозгу предугадывать доступную помощь. Со временем мозг привыкает, и зависимость от этих сигналов уменьшается.
Костюм полностью модульный: разные размеры моторов уравновешивают силу, вес и точность, а энкодеры отслеживают движение с высокой точностью. Специальные печатные платы, микроконтроллеры и программная платформа на Unity обеспечивают синхронизацию действий и обратной связи в реальном времени.
Доступная тактильная реальность
Kinethreads открывает дверь к VR с настоящей физической отдачей. Легкий жилет с десятью катушками создает напряжение нитей, имитируя вес, сопротивление и ускорение. Восемь моторов распределены по талии, два — на конечностях и голове. Такой подход позволяет моделировать широкий спектр сценариев: от подъема виртуальных предметов до защиты от ударов.
Тестирование показало, что костюм комфортен, легко надевается, не стесняет движения и подходит для продолжительных сессий. Пользователи отмечают удивительное ощущение «реальности» при взаимодействии с объектами и стабильную поддержку суставов. Простые материалы, продуманная инженерия и модульная конструкция открывают возможности для иммерсивных игр, образовательных программ и реабилитации для широкой аудитории.
