资料来源:报纸。
作者:鲁美
可触摸的超宇宙——5月30日，西湖大学发表了虚拟现实交互领域的最新研究成果，在国际上首次提出并研发了“高安全性机械触觉交互系统”，为超宇宙带来了全新的触觉感知维度。
伦敦时间5月29日16:00，Nature Machine Intelligence在线发表了西湖大学蒋汉卿的研究成果《用于沉浸式虚拟现实的具有高保真感知的主动机械触觉》。
论文(www.thepaper.cn)从西湖大学了解到，这项研究借鉴了古老的东方手工艺“折纸”，也就是说他们借鉴了折纸艺术，让VR眼镜中的虚拟世界不仅看得见、听得见，而且“摸得着”。
众所周知，目前的VR交互只能提供视觉和听觉体验，呈现的是一个只能从远处看，不能触摸的虚拟空房间，而触觉恰恰是人类获得主体感的关键——在人类的五种感官(视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉)中，视觉和听觉在信息接收中起主导作用，味觉和嗅觉起辅助作用。
研究人员尝试了很多“解决方案”，大多是通过振动或压力补偿来制造“被动触摸”:比如带振动功能的手柄；柔性电子科学家、西北大学约翰·罗杰斯院士发明的可以贴在皮肤上的振动电机；以及Meta在2021年发布的触觉传感手套，通过气囊压缩给用户抓取物体时的触觉...然而，这些“触觉”就像你的手机突然震动，或者你坐在4D的电影院里突然感觉到座位在摇晃。你的体感是建立在设备上的，给你的是被动的交互体验，与日常生活中人类触发的真正的“触觉”相差甚远。
前沿的VR和元宇宙怎么会因为传统的折纸艺术而被打破？
论文了解到，蒋汉卿于2021年6月结束了在亚利桑那州立大学的十五年教学，正式加入西湖大学。在西湖大学，他最早的课题之一是柔性电子和软硬异质材料的研究，即“折纸机械超材料”。这是指不是自然形成，而是人工构建的物质结构。材料的性能并不取决于材料本身的分子结构或晶体结构，而主要取决于其精巧构型中的结构细节。
“折纸材料可能很软，但根据不同的折叠方式，折纸结构会变得很硬。基于折纸结构的机器人可以随时调整硬度。”蒋汉卿想出了把折纸和超宇宙结合起来的主意。
摆脱了虚拟现实交互的固有思维模式，蒋汉卿创造了“主动触摸”的新概念——不同于人体通常接受“被动触摸”的部位，如肩、胸、腰、背，人的手脚通常会主动出击，通过主动触摸来感知物理世界。研究小组选择从“机械触感”(即物体的硬度、软硬触感)入手，模拟手脚主动触摸物体时的感觉。
高速动态机械触觉交互系统的局部结构
他们开发了一套“高安全性机械触觉交互系统”，利用不同材料和大小的折纸模块，构建了两个不同维度的交互装置:一个可以触发局部触觉的手持装置和一个可以产生全身感觉的踏板装置。在使用手持交互设备时，用户可以通过主动抓握来体验他们所交互的不同物品的硬度；当使用踏板装置时，用户可以通过主动踩踏以全身运动的形式体验其环境的地面特征。
这种主动机械触感的实现来自于硬件设备内表面折纸结构的被动变形，这种变形是用户在交互过程中主动触发的。在电机的配合下，表面折纸可以弯成不同的角度，也会产生不同的反作用力，从而给用户的手脚不同的“弹性”反馈。
这种触觉变化传到大脑，大脑会根据“柔软度”做出判断:是棉花、木板还是钢珠...如果手换成脚，大脑还会根据脚传递的僵硬度反馈判断一个人是走在路上、草地上还是踩在冰上...从而在元宇宙的虚拟世界中，“所见即所触，身在何处，脚踩何处”得以实现。
据西湖大学介绍，接下来，蒋汉卿的研究团队将继续寻找多模感知，还原更完整的触觉。在形式上，他们正在尝试与柔性电子产品相结合，实现主动和被动触觉的结合，努力用折纸实现更大规模的体验，实现更大场景的交互。
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原文地址"西湖大学全景，西湖大学真相"：http://www.ljycsb.cn/qukuailian/216740.html。
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