當今的虛擬現實系統(tǒng)可以創(chuàng)建身臨其境的視覺體驗，但很少能使用戶感覺到任何東西，特別是墻壁，設備和家具。但是，卡內基梅隆大學開發(fā)的一種新設備使用多條附著在手和手指上的繩子來模擬障礙物和重物的感覺。

例如，當用戶的手靠近虛擬墻壁時，通過鎖定琴弦，該設備可模擬觸摸墻壁的感覺。類似地，弦線機制使人們可以感覺到虛擬雕塑的輪廓，當他們推壓家具時可以感覺到阻力，甚至可以給虛擬角色高五的感覺。

Cathy Fang將于下個月從CMU畢業(yè)，獲得機械工程和人機交互的聯(lián)合學位。他說，這種肩扛式裝置利用彈簧加載的弦來減輕重量，減少電池電量并保持低成本。

CMU人機交互研究所(HCII)助理教授克里斯·哈里森(Chris Harrison)表示：“墻壁，家具和虛擬角色等元素是構建沉浸式虛擬世界的關鍵，而當代VR系統(tǒng)僅能使手動控制器振動。”合著者Harrison，Fang，機器人學院工程師Matthew Dworman和HCII博士生Yang Zhang報告說，對多弦設備的用戶評估發(fā)現，它比其他觸覺技術更為現實。

方說：“我認為這種體驗會帶來驚喜，例如當您與欄桿互動并且可以將手指纏繞在欄桿上時。”“探索諸如雕像之類的不規(guī)則物體的感覺也很有趣。”

該團隊的研究論文被計算系統(tǒng)人為因素會議(CHI 2020)評為最佳論文，該會議原定于本月召開，但因COVID-19大流行而被取消。該論文現已發(fā)表在計算機協(xié)會數字圖書館的會議記錄中。

其他研究人員已經使用弦在虛擬世界中創(chuàng)建觸覺反饋，但是通常他們使用電機來控制弦。電動機對CMU研究人員不起作用，他們設想該系統(tǒng)既輕便足以被用戶佩戴，又可以讓消費者負擔得起。

方說：“電動機的不利之處在于它們消耗大量功率。”“他們也很沉重。”

該小組使用彈簧加載的卷收器代替了馬達，類似于鑰匙鏈或ID徽章中的那些。他們增加了一個棘輪機構，可以通過電控閂鎖快速鎖定。彈簧而不是電動機使琴弦繃緊。只需少量的電能即可接合閂鎖，因此該系統(tǒng)具有能源效率，并且可以依靠電池供電。

研究人員對多種不同的琴弦和琴弦位置進行了實驗，最終得出結論，將一根弦連接到每個指尖，一根弦連接到手掌和一根腕部提供了最佳的體驗。跟蹤手部和手指運動的Leap Motion傳感器已安裝到VR耳機上。當感覺到用戶的手靠近虛擬墻壁或其他障礙物時，棘輪按適合那些虛擬物體的順序嚙合。當人拔出手時，閂鎖脫離。

整個設備的重量不到10盎司。研究人員估計，量產版本的價格不到50美元。

Fang表示，該系統(tǒng)將適用于涉及與物理障礙物和物體(例如迷宮)互動的VR游戲和體驗。它也可能用于參觀虛擬博物館。而且，在并非總是能夠親自拜訪零售店的時代，“您也可以使用它在家具店購物”，她補充說。