本文来自微信公众号：机器之心（ID：almosthuman2014），作者：泽南、小舟，头图来自：Meta Reality Labs
你现在还不能戴着 Facebook（现在叫 Meta）的高科技虚拟现实手套云撸猫，但距离这项技术的实现也不是很远。
Meta 的“诞生”伴随着扎克伯格对于虚拟世界、元宇宙的无限向往。但公司改名并不是心血来潮的事，最近七年里，Facebook 一直在致力于开发人机交互的新次元——一种触觉手套，它可以复现抓握物体，或抚摸不同材质表面的触感。
近日，Meta 首次将这款手套向媒体公开，该设备与其他可穿戴技术已被视为 VR 和 AR 交互的未来。
Meta 手套的原型成本约为 5000 美元，在每个手指上有约 15 个脊状充气塑料片，被称为执行器（actuator），触觉交互位置被布置在贴合佩戴者手掌、手指下侧和指尖等位置上。该手套还是 VR 控制器，其手背处的白色标记可以让相机跟踪手指在空间中的运动方式，内部传感器可以捕捉佩戴者手指的弯曲方式。
图片来自：Meta Reality Labs
当你戴上手套进入 VR 或 AR 世界时，这套工具上复杂的控制系统会调整充气，在你手上制造拟真压力。如果你用指尖触碰虚拟物体，还会感觉到特定的触感。如果你抓起了虚拟物体，手指上的致动器就会变硬，从而产生阻尼感。这些感觉与视觉和音频交互一同工作，就会产生身体接触物体的错觉。
这项技术借鉴了软体机器人领域最近的进展，用微型气阀取代了笨重的电机。自 2014 年收购创业公司 Oculus VR 以来，Meta 一直在研究如何让虚拟环境可触摸。它在 2015 年开发了手套的第一个原型——一个带有单个执行器的手指。
Reality Labs 的负责人 Michael Abrash 表示，最初的体验是戴上 VR 头盔，尝试在虚拟世界中触碰一个盘子，结合图像、声音和粗糙陶瓷的触感。“我看到了盘子，看到了我的手指擦过盘子，听见了声音，那种刮擦的声响，手上也感受到了震动，这就是手指在瓷盘上滑动的感觉。”Abrash 说道。
模拟触觉并不是一个全新的领域。我们将 VR 与控制器振动这样简单的东西结合起来，也能让人们感觉更像是在触摸物体，除了 Meta，许多公司已经在开发可追踪用户手部或提供触觉的可穿戴设备，有些甚至还能集成温度的感觉。
Meta 的方向是以其他公司无法做到的形式向大众市场推出触觉手套。大多数触觉设备制造商为军事、工业或学术机构销售专业产品。相比之下，Meta 致力于推出面向更多消费者的 Quest VR 系统，这是其投入数十亿美元构建集成 VR 和 AR 的“元宇宙”的重要部分。
如果触觉手套系统最终开卖，Meta 将保证该系统可以在自家的虚拟现实系统 Quest 上运行，并鼓励应用程序开发人员使用它。
在 Reality Labs 的设想中，手套在未来是配合眼镜、耳机的多种控制器方法之一，除此之外还有基于肌电图（EMG）的更轻量级解决方案，后者是一种读取手臂上的神经信号并将其转换为数字输入的系统。Meta 在 2019 年收购了 EMG 腕带公司 CTRL-Labs，EMG 团队与触觉设计团队分开工作。
“Douglas Engelbart 和 Xerox PARC 是唯一一次从根本上改变了我们与数字世界互动的方式，”Abrash 说道——指的是 1970 年代鼠标的发明和 Alto 台式电脑的设计，直到今天绝大多数计算机都仍在沿用这一范式。“AR 眼镜将实现又一次革新。你不会带着键盘和鼠标四处走动。你也不需要拿出手机来与之互动。”对于某些任务，你可能需要一个简单的腕带，有时还需要更完整的触觉。
不过，生产消费者可用的触觉手套仍然存在许多障碍。
一方面，该团队希望大幅增加手套致动器的密度，在几年内从数十个增加到数百个甚至上千个。现在，手套可以提供物体轮廓的感觉，但不能让你区分出材质表面之间的细微差别——还只能依赖于音频和图像脑补。
“你可以抚摸一只狗，但感觉不到自己摸到了毛，”Reality Labs 工程师 Katherine Healy 说道。“你需要高密度的驱动器才能真正获得那种感觉，而现在的手套并不能做到这一点。”虽然 Meta 可能不会优先考虑像毛皮这样特定的质地，但它希望手套可以产生更多种，更高质量的感觉。
另一方面，手套也需要减小体积，Meta 手套的原型要比 90 年代任天堂 Power Glove 小，但这还远远不够。Healy 认为，该设备需要足够的轻，让人感觉他们可以正常地与现实世界、虚拟世界互动，并且它需要做到完全无线化，而不是像现在这样依赖系绳。
图片来自：Meta Reality Labs
更复杂的是，触觉手套需要精确贴合佩戴者的皮肤。这可能需要为每个买家设计不同的合身版本。这可能要借助 3D 针织等技术，以定制的尺寸数字生产出织物。然后还有一些实际问题，比如如何清洁这款高科技手套——现在的清洗方法是用酒精仔细擦拭。然而服装一般是水洗的，因此 Healy 表示：“我们希望能够制造出一种可以清洗的手套，这是我们愿景的一部分。”
如果这款触觉手套商业化，它将面临与其他收集生物识别信息的可穿戴设备相同的隐私和安全挑战。研发团队对使用 EMG 腕带等技术在键盘上打字进行了分析，表示这很少被描述为潜在威胁。但是可穿戴技术可以精细地分析人们的身体运动，而即使是基本的打字模式也可以预测帕金森等疾病。Meta 将需要制定政策来管理离开用户设备的数据以及能够访问这些数据的人。
目前，研究团队正试图探究 VR 触控的真实程度如何。Abrash 说 ：“触觉手套的一个有趣之处在于，它与视听内容不同，我们无法准确再现现实。”视觉上最先进的屏幕可以呈现出非常真实的图像，听觉上声波可以捕捉人们说话的特征。但是 Meta 不能实际制造出可以阻止人手穿过虚拟桌子的手套，而是必须找到让用户相信并接受桌子位置的方法。即使虚拟的桌子在客观上感觉更像是果冻而不是硬木。VR 是“一种新的物理世界，其中没有什么是大规模的固体。”
Abrash 还说道：“在我看来，如果触觉手套奏效，你就可以抚摸一只狗，当然是一只虚拟的狗。体验也会略有不同，但在情感和体验上都会很真实。”
参考内容：
https://www.theverge.com/2021/11/16/22782860/meta-facebook-reality-labs-soft-robotics-haptic-glove-prototype
https://uploadvr.com/meta-haptic-gloves-research/
本文来自微信公众号：机器之心（ID：almosthuman2014），作者：泽南、小舟