Haptic Pivot

image featured from : unsplash.com

Dalam beberapa tahun terakhir, kemajuan yang stabil dalam pengontrol haptic dari Microsoft Research telah menggerakkan menuju pengalaman realitas virtual (VR) di mana perasaan tersebut akan setara dengan rendering visual yang menakjubkan dan realistis yang diproduksi saat ini oleh layar yang dipasang di kepala. Dengan perangkat sebelumnya seperti Normal Touch, kita dapat mensimulasikan kemiringan dan tekstur permukaan objek virtual di ujung jari telunjuk seseorang. CLAW memungkinkan seseorang untuk merasa bahwa dia sedang memegang sebuah benda di antara jari-jarinya untuk mengeksplorasi kepatuhan dan elastisitasnya, dan TORC memungkinkan tingkat ketangkasan yang baru, sejajar dengan kehidupan nyata. Dengan menggunakan prototipe ini, seseorang dapat merasakan kulit apel virtual, meremas buah virtual, dan menggerakkannya di tangannya. Namun, untuk memfasilitasi interaksi yang lengkap dengan apel tersebut di lingkungan virtualnya, kita juga harus memperhitungkan dinamika objek di ruang tersebut. Sekarang, dengan Haptic PIVOT, menghadirkan fisika gaya ke pengontrol VR. Dikenakan di pergelangan tangan, PIVOT adalah perangkat portabel dengan pegangan haptic yang bergerak masuk dan keluar dari tangan sesuai permintaan.

Jika Sir Isaac Newton menemukan inspirasi untuk hukum gerak dan gravitasinya dari apel virtual yang jatuh dari pohon virtual, dia akan membutuhkan pengontrol seperti PIVOT. Dengan menghubungkan PIVOT ke pergelangan tangan, dapat membuat momentum dan tarikan benda yang dilempar dan ditangkap, yang diatur oleh hukum Newton, termasuk mensimulasikan kecepatan benda saat mencapai tangan: Gagang haptik robot menyebar saat dibutuhkan, mendekati dan akhirnya mencapai tangan, menciptakan perasaan kontak pertama — dari tangan kosong ke tangan yang memegang objek — sehingga meniru interaksi alami kita dengan objek fisik dengan cara yang tidak bisa dilakukan oleh pengontrol genggam tradisional. Kami mempelajari kinerja dan batasan PIVOT dan ikut menulis “Haptic PIVOT: Perangkat Genggam Sesuai Permintaan di VR” bersama sesama peneliti Microsoft Mike Sinclair dan Christian Holz, yang kini bersama ETH Zurich, dan Róbert Kovács, Alexa Fay Siu, dan Sebastian Marwecki, yang magang pada saat bekerja. Minggu ini, kami mempresentasikan Haptic PIVOT di Simposium ACM 2020 tentang Perangkat Lunak dan Teknologi Antarmuka Pengguna (UIST).

Desain PIVOT :

Inti dari desain PIVOT adalah mekanisme engsel dan pegangan haptiknya. Pegangan haptic dapat dipertukarkan dan dapat ditukar dengan pengontrol yang ada. Namun, untuk pekerjaan  PIVOT, melengkapi pegangan prototipe dengan sensor sentuh kapasitif yang mendeteksi kontak dan pelepasan objek; aktuator voice coil untuk memberikan umpan balik vibrotactile; dan sakelar pemicu untuk input kontrol. Pegangan haptic beroperasi melalui motor servo yang dimodifikasi (menggerakkan engsel) dan dapat dipanggil ke tangan individu sesuai permintaan, menjaga tangan mereka tetap bebas saat tidak digunakan. Kemampuan ini menjadikan PIVOT ideal untuk augmented reality atau skenario campuran. Seseorang dapat mengetik di keyboard, menggunakan mouse, atau bekerja dengan objek fisik lain di lingkungannya. Kapan pun diperlukan, jentikan cepat pada pergelangan tangan dapat memicu PIVOT untuk memutar pegangan ke telapak tangan orang tersebut sehingga dia dapat berinteraksi dengan objek virtual. Pegangan dapat ditarik kembali dengan jentikan pergelangan tangan lainnya. Kedua tindakan pemanggilan terdeteksi oleh akselerometer internal. Motor haptic handle berhenti berjalan setelah handle dicengkeram, seperti yang dirasakan oleh sensor kapasitif, dan berkat engsel radioulnar pasif, individu dapat menggerakkan pergelangan tangan mereka dengan bebas dari satu sisi ke sisi lain (hingga 60 derajat) dan ke atas dan ke bawah sambil melanjutkan. untuk memegang pegangan. Untuk mencegah pegangan haptik mengenai ibu jari saat bergerak antara posisi istirahat dan aktif, engsel bermotor miring ke arah tangan, berlawanan dengan tegak lurus terhadapnya, dan rentang 190 derajat diatur untuk mencegah pegangan masuk. jalan saat tidak digunakan.

Dalam membuat keputusan desain untuk membumikan PIVOT ke pergelangan tangan, salah satu hal pertama yang kami pertimbangkan adalah baseball. Dari melempar ke pemukul hingga melempar pelari di urutan kedua, ada banyak hal yang terjadi di lengan, dan hal yang sama dapat dikatakan tentang olahraga lainnya. Memperkenalkan faktor bentuk pergelangan tangan, atau desain, ke dalam penawaran kami memberikan kesempatan untuk memberikan tindakan yang lebih luas tanpa mengganggu lingkungan fisik di sekitar pemain. Dengan PIVOT, individu dapat menangkap dan melempar objek virtual. Waktu reaksi untuk menangkap objek virtual yang terbang jauh lebih singkat daripada menangkap objek virtual yang diam (kita dapat mensimulasikan tangkapan lemparan 55,9 mph melalui ilusi visuo-motor!). Seperti simulasi genggaman objek tak bergerak, simulasi menangkap objek mengharuskan PIVOT dan input visual disejajarkan dengan benar untuk merender secara akurat saat objek bertemu tangan. Untuk kecepatan tinggi, radius tumbukan yang lebih besar dapat diterapkan untuk meningkatkan daya tanggap perangkat. Seperti halnya menjatuhkan apel ke dalam keranjang, melempar bergantung pada PIVOT yang merasakan gerakan tangan dan pelepasan pegangan haptic, yang bertepatan dengan pelepasan objek virtual. Saat dilepas, pegangan digerakkan keluar dari telapak tangan oleh motor pada kecepatan sudut yang benar secara fisik, hingga 0,55 milidetik/derajat. Dengan kata lain, pegangan dapat berubah dari genggaman menjadi ditarik sepenuhnya (kira-kira 190 derajat) dalam 340 milidetik, waktu yang dibutuhkan untuk mengedipkan mata. Melempar, menangkap, dan mengoper objek di antara orang-orang tidak hanya memungkinkan simulasi permainan olahraga, tetapi juga dapat meluas ke kolaborasi di tempat kerja virtual, di mana pekerja pabrik atau desainer industri dapat merasakan kekuatan desain atau produk virtual dengan cara yang benar-benar baru, bahkan sebelum memproduksinya.

Perbatasan terakhir Sentuhan adalah batas akhir dalam rendering. Setelah Anda mencapai rendering visual objek yang sangat realistis dalam realitas virtual dan augmented, selanjutnya Anda ingin mensimulasikan interaksi alami dengan objek virtual ini. Saat itulah haptics menjadi pusat perhatian. Saat ini, rendering visual VR sangat imersif, canggih, dan menarik—sedemikian rupa sehingga saat Anda memakai headset VR dan dipindahkan ke dunia virtual tempat apel tergantung di dahan pohon, Anda mau tidak mau mengambilnya. Tetapi ketika Anda meraih apel itu dan tidak merasakan kehalusan dan kekencangannya, tarikan dahan ketika Anda mencoba memetiknya, atau beratnya di telapak tangan Anda, ilusi itu hancur. Dengan pengontrol haptic seperti PIVOT, peneliti Microsoft bekerja untuk mengatasi tantangan tersebut.

Milano – UKDW 2018