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讓空間計算觸手可及,VR手套何以點(diǎn)石成金?

來源:網(wǎng)絡(luò)     時間:2024-11-12 16:54      作者:yyzl     訪問量:565    我要投稿

  引言

  如何讓一位母親與她去世的小女兒“重逢”?韓國MBC電視臺《I Met You》節(jié)目實(shí)現(xiàn)了一個“不可能”心愿。

  在空曠的綠幕中,母親Jang Ji-sung透過VR頭顯,看到了三年前因白血病去世的女兒Nayeon。當(dāng)她伸出雙手,居然能摸到女兒的臉頰,還能拉起她的小手。在接下來的互動中,Jang給女兒的生日蛋糕插上了蠟燭,與她一起慶祝生日。Jang說:“這可能就是真實(shí)的天堂。時間很短,但這是一段幸福的時光,我實(shí)現(xiàn)了一直想要的夢想。”


(圖1:韓國MBC電視臺《I Met You》片段)

  科技不總是冰冷的,它不能讓人復(fù)活,但可以讓愛與希望永存。而在上述場景中,除了立大功的VR頭顯,能夠讓Jang“觸摸”女兒的魔法其實(shí)是一雙神奇的VR手套。

  約翰·彼得斯認(rèn)為,如果沒有觸覺,任何真正的社會都不可能存續(xù)。如果說有了VR頭顯,你只能遙望元宇宙之門;那么有了VR手套,你才能親手叩響這扇大門。

  VR手套,即能夠在虛擬世界實(shí)現(xiàn)“觸覺”的可穿戴設(shè)備,用戶借此可以體驗(yàn)抓取、移動、觸摸等各種交互。例如在《頭號玩家》中,人們就是通過觸覺反饋VR手套,將一串代碼轉(zhuǎn)化為逼真的掌中之物。

  目前,通過觸覺的人機(jī)交互方式正在悄然變革。一些領(lǐng)先的VR手套已經(jīng)能采集人體感知數(shù)據(jù),1:1模擬復(fù)雜手術(shù)中每一個微操動作。更神奇的是,它的材料甚至比蟬翼還薄,臟了還能直接扔洗衣機(jī),即便經(jīng)歷百萬次高強(qiáng)度拉伸,性能依然穩(wěn)定。

  那么,VR手套的發(fā)展如何?這項技術(shù)的潛力有多大?

  01從笨拙到靈活,是時候扔掉手柄了

  有句話說,“上帝給了我一雙手,但我卻用它來拿手柄?”

  舉個例子,你如何在現(xiàn)實(shí)生活中打開一張地圖?直接拉開背包,翻看地圖。但當(dāng)你改用VR手柄操作,這套動作就變成了:按下手柄側(cè)面的抓握鍵打開菜單;用另一個手柄上的光束瞄準(zhǔn)菜單里的地圖選項;按下扳機(jī)鍵確認(rèn)選擇。

  一個翻地圖的復(fù)雜操作,就能將普通用戶擋在虛擬世界的門外。如果我們徹底扔掉笨拙的“中介”呢?蘋果Vision Pro給出了答案——純裸手自然交互,用戶通過“手眼口”協(xié)調(diào)完成日常操作。

  理論上,在Vision Pro時代,用戶無需直接控制信息的輸入,頭顯的攝像頭可以實(shí)時觀察你的眼部、手部變化,并將其轉(zhuǎn)換為輸入指令。

  實(shí)際上,裸手交互不總是管用。比如,當(dāng)你的手部移動速度較快時,會出現(xiàn)比較明顯的延遲、卡頓。雖然VisionOS 2.0將原來的30Hz提升到了90Hz,但由于你的雙手可以自由活動,同樣會出現(xiàn)遮擋、離開傳感器視場等情況。如果你打開預(yù)測功能,又會造成一定的延遲。

  在技術(shù)成熟度尚未抵達(dá)時,就操作成功率和反饋來說,手柄的樂趣和準(zhǔn)確性可能高于裸手交互。當(dāng)你握住VR手柄時,它也是一個輸出設(shè)備,通過震動、力反饋給你一個輸出反饋。而當(dāng)你裸手在空中揮舞時,也失去了自己的輸出渠道。更重要的是,在人機(jī)交互領(lǐng)域,即便僅僅相差10%的準(zhǔn)確性,也會給用戶帶來天差地別的的交互體驗(yàn)。

  難道,我們又要撿回手柄嗎?

  或許在手柄和裸手之間,存在一個更好的選擇——VR手套。

  相較于手柄的“反人類”設(shè)計,VR手套布滿傳感器,能夠非常精細(xì)地捕捉用戶的手部動作;相較于裸手的無輸出反饋,VR手套可以讓用戶感受豐富細(xì)膩的力反饋和觸覺反饋。

  例如,一位醫(yī)學(xué)生正在進(jìn)行外科手術(shù)培訓(xùn),她先用VR手套精確地抓起虛擬手術(shù)刀,把握手術(shù)刀的重量,而后切割虛擬皮膚,感受其阻力。如果結(jié)合精細(xì)的觸覺反饋,VR手套還可以模擬人體組織的質(zhì)感,讓醫(yī)學(xué)生感知不同肌肉、骨骼的差異。這種虛擬培訓(xùn)不僅降低了實(shí)際操作帶來的風(fēng)險,還能讓醫(yī)學(xué)生反復(fù)練習(xí),直到熟練為止。

  正因如此,VR手套在B端已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“上天入地”的豐富應(yīng)用。

  在航天領(lǐng)域,NASA曾采用Manus的VR手套,訓(xùn)練宇航員在零重力環(huán)境中熟練地通過國際空間站。

  在汽車領(lǐng)域,大眾曾采用SenseGlove的VR手套訓(xùn)練員工配裝汽車的車門。員工在虛擬環(huán)境中可以探索車門細(xì)節(jié),感受各類部件的“手感”。寶馬、奧迪等車企則利用VR手套模擬試駕新車型,不斷調(diào)整讓用戶滿意的駕駛手感。

  在醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域,VR手套能夠?yàn)榛加信两鹕Y、多發(fā)性硬化癥、中風(fēng)等神經(jīng)系統(tǒng)疾病的患者提供手臂及雙手的力量訓(xùn)練。

  近兩年,VR手套的C端應(yīng)用也被逐步開啟。

  例如,一款名為UDCAP的VR手套,幾乎兼容所有SteamVR游戲與VR頭顯。當(dāng)你戴上手套,如同鄧布利多舉起老魔杖——只需坐在沙發(fā)上,輕輕揮手,便可召喚火球、釋放閃電,虛擬的敵人應(yīng)聲倒下,宏偉的城堡拔地而起。

  搞藝術(shù)創(chuàng)作時,當(dāng)你戴上手套,如同步入自己的美術(shù)工作室。你可以使用虛擬的黏土、木材、石料雕刻完美的3D作品。精準(zhǔn)的觸覺反饋?zhàn)屆恳惶幖?xì)節(jié)都生動而真實(shí)。當(dāng)然,你也可以用不同的原料搭配出各異風(fēng)格,一點(diǎn)也不擔(dān)心浪費(fèi)。

  大家可能會浮現(xiàn)一個問題:既然VR手套這么萬能,為啥我還是第一次聽說呢?

  好吧,這要從困擾行業(yè)的難題講起——如何平衡性能與輕薄?

  02 手感騙過大腦的柔性傳感器

  如果說,沉浸感是VR設(shè)備最重要的特性;那么,VR手套的誕生就是為了進(jìn)一步增強(qiáng)沉浸感。

  換句話,除了提高性能,VR手套還要盡可能地降低自身的存在感——讓手套成為手。

  先看張圖片感受一下。


(圖2:Meta原型觸覺手套)

  這是Meta于2021年展示的原型觸覺手套。每個手指都裝了約15個脊?fàn)畛錃馑芰掀?,不僅能夠準(zhǔn)確地將佩戴者的手部動作反饋給計算機(jī),還能重現(xiàn)一系列復(fù)雜、細(xì)微的感覺。但是,它的成本約為5000美元。

  同樣“笨重”的還有Senseglove Nova 2。作為世界上首款支持手掌反饋的無線VR觸覺手套單元,允許用戶“抓握”虛擬物體、“觸摸”感知紋理,支持虛擬物件主動接觸反饋。售價方面,Senseglove Nova 2高達(dá)5999美元。


(圖3:Senseglove Nova 2觸覺手套)

  無論是造型,還是價格,VR手柄在它們面前甚至顯得非?!拜p巧”。因此,即便部分領(lǐng)先產(chǎn)品“堆”出了強(qiáng)悍性能,卻很難在消費(fèi)市場激起水花。

  要讓人人都能成為“頭號玩家”,必須兼顧性能與輕薄。

  一項名為柔性傳感器的技術(shù)脫穎而出。

  不同于剛性傳感器需要鋪設(shè)大量的電路線路進(jìn)行聯(lián)通,穿戴體驗(yàn)差。柔性傳感器能夠“無痕”般融入輕薄的織物,有效地應(yīng)對各種復(fù)雜的動作變化,展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。

  比如,在2024年巴黎奧運(yùn)會上,柔性傳感器技術(shù)引領(lǐng)了一場運(yùn)動革命。它“藏在”智能跑鞋中,可以監(jiān)測田徑運(yùn)動員的跑步頻率、步長、腳掌著力點(diǎn);“藏在”智能柔道墊中,可以采集柔道運(yùn)動員的力度、速度、運(yùn)動軌跡;“藏在”智能沙袋中,可以收集拳擊運(yùn)動員的踢打速度、頻率、力值、熱卡消耗。

  這種神奇的柔性傳感器,宛如運(yùn)動員的“第二層皮膚”,即便在最激烈的競技環(huán)境中,經(jīng)過無數(shù)次彎曲、折疊、拉伸,依然能夠穩(wěn)定、準(zhǔn)確地采集人體數(shù)據(jù)。

  再比如,在機(jī)器人領(lǐng)域,柔性傳感器技術(shù)也開始大展身手。它能夠賦予機(jī)器人高度靈敏的感知能力,使機(jī)器人在執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)時精確感知外界的力量和形狀變化。無論在電子廠焊接精密的電路板,還是在飯店幫客人剝雞蛋,“穿上”柔性傳感器的機(jī)器人均能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高效的工作。

  據(jù)QYResearch報告顯示,預(yù)計2029年全球柔性傳感器市場規(guī)模將達(dá)到53.2億美元,復(fù)合年增長率CAGR達(dá)17.9%,市場非常廣闊。

  現(xiàn)在,我們再過回頭看VR手套??v觀行業(yè),有的開發(fā)者采用了慣性測量單元IMU傳感器,通過測量三軸加速度、三軸角速度及三軸地磁分量估算手的位置和動作;有的開發(fā)者結(jié)合了彎曲傳感器,通過手指彎曲和延展所產(chǎn)生的電信號測量關(guān)節(jié)角度的變化;甚至有的企業(yè)還探索了基于磁性傳感器的VR手套......

  雖然其技術(shù)方案尚未定型——不同傳感器在精確度、響應(yīng)時間、使用壽命、成本、穿戴難易度等方面各有不同。但是,我們依然能看到一條確定的道路——貼合度越高,越輕便的傳感器,越符合技術(shù)進(jìn)化的需求。

  沿著這條思路,將柔性傳感器運(yùn)用在VR手套上,就非常順利成章了。

  03 2024年VR手套哪家強(qiáng)?

  在外網(wǎng),流傳著一張名為《2024年最佳VR手套》的榜單。注意!雖然作者打著“2024年”的旗號,但榜單內(nèi)容其實(shí)是“截止2024年”......也就是說,部分優(yōu)秀選手有可能被埋沒。

  在榜單中,我選取了三位最具代表性的選手。

  第一位,HaptX手套G1。獲獎理由:“夠貴,也夠優(yōu)秀”。


(圖4:HaptX手套G1)

  售價高達(dá)5495美元,外加每月495美元的強(qiáng)制訂閱費(fèi)用。從性能看,該設(shè)備不僅能覆蓋手指,還可以覆蓋手腕和前臂。據(jù)說,它可以讓你體驗(yàn)水流過手掌,蜘蛛落在手心……一切盡在“掌”握。

  但如果你想獲得完整體驗(yàn),還要搭配18000美元天價的“火星人套裝”——背包重17磅;手套堪比羽絨手套;再加上VR頭盔。穿上它,仿佛在健身房邊舉鐵,邊練斜方肌。

  第二位,bHaptics手套TactGlove。獲獎理由:“買得起”!


(圖5:bHaptics手套TactGlove)

  售價僅299美元。TactGlove配有12個微型電機(jī),10個在手指,2個在手腕。在VR場景中,它們會發(fā)出微電流模擬觸覺。雖然性能有點(diǎn)隔靴搔癢,但價格擺又在這里。從造型看,它如同防寒手套,稱不上輕便。更麻煩的是,它支持的VR應(yīng)用有點(diǎn)少,買回家可能會“吃灰”。

  第三位,F(xiàn)luid Reality觸覺手套。獲獎理由:“擺脫束縛”。


(圖6:Fluid Reality觸覺手套)

  售價低于1000美元。從造型來看,它不用拴在背包上,也不用拖一堆管線。從性能來看,它具有160個動態(tài)觸覺反饋執(zhí)行器,提供傳遞到每個指尖的高分辨率觸摸。你甚至可以戴著它演奏虛擬小提琴。關(guān)鍵在于,F(xiàn)luid Reality打破了Meta們的“沉重”束縛,展現(xiàn)出VR手套的輕巧、實(shí)用,引領(lǐng)了新的市場趨勢。

  這些上榜選手能夠側(cè)面印證:VR手套正在朝著一條更輕便、更高性能、更低價格的道路發(fā)展。按照這個標(biāo)準(zhǔn),我們發(fā)現(xiàn)了一顆榜外的“滄海遺珠”。

  今年8月末,海外Kickstarter眾籌平臺上殺出了一匹黑馬,很快成為了熱門項目。

  短短30天,一款名為UDCAP的VR手套籌集了52萬美元(約合人民幣 370萬元),參與者達(dá)977人。隨后,該產(chǎn)品開啟了國內(nèi)預(yù)售,30天賣出256件。目前,大多數(shù)VR手套還在B端轉(zhuǎn)圈,對于C端嘗試來說,這樣的成績實(shí)屬驚喜。


(圖7: UDCAP VR手套KS眾籌頁面)

  這款VR手套有哪些過人之處?我試著總結(jié)了幾點(diǎn)。

  超輕。厚度薄至約0.16毫米,貼合到織物上幾乎完全無感;重量僅僅35克,這是單只手套+無線數(shù)據(jù)傳輸盒的總重量。

  耐造。經(jīng)歷百萬次以上高強(qiáng)度拉伸,依然可以維持穩(wěn)定;用臟了就直接扔洗衣機(jī),晾干后宛如全新;不怕掉線,長達(dá)15小時的電池續(xù)航。

  不吃灰。兼容所有SteamVR游戲,幾乎所有VR頭顯;支持SteamVR輸入和骨架輸入,VRChat最新的骨架輸入2.0;支持VMC數(shù)據(jù)傳輸,兼容Vtuber軟件。

  更關(guān)鍵的是,極具沉浸感。單只UDCAP手套配備12個傳感器,覆蓋所有15個手指關(guān)節(jié),并提供21個關(guān)節(jié)角度數(shù)據(jù),使得用戶的每一個手勢都能做到自然流暢。尤其是,手套具備抗磁干擾和抗遮擋能力,在復(fù)雜的環(huán)境下,也能確保數(shù)據(jù)捕捉的精確性,保證高度真實(shí)的交互。

  用戶可以自定義角度閾值、映射和組合,以創(chuàng)造獨(dú)特的互動體驗(yàn)——施法、虛擬抓取等等。

  經(jīng)過一番搜索,我們發(fā)現(xiàn)這雙神奇的VR手套來自一家中國公司,宇疊科技(UDEXREAL)。這家公司的“獨(dú)門法寶”正是前文提到的柔性傳感器。

  據(jù)悉,宇疊科技研發(fā)了一種全球原創(chuàng)的聚合物材料,用來制造柔性傳感器——可拉伸能力是絕大多數(shù)柔性材料的2-3倍;能夠捕捉到微小的壓力、拉伸和彎曲,分辨率達(dá)0.01度;可折疊且高度靈活,能夠與織物無縫融合。

  原來,“秘密”就在這里。UDCAP手套之所以兼具性能和輕薄,就是因?yàn)橛畀B柔性傳感器偷偷“藏進(jìn)”了薄如蟬翼的手套織物中,并即時地收集、傳輸用戶數(shù)據(jù),從而取代了傳統(tǒng)的慣性測量單元IMU傳感器和銅線。

  如果你只用宇疊的VR手套玩游戲,其實(shí)有點(diǎn)大材小用。因?yàn)槭痔缀茌p薄,不會影響手部姿態(tài)的性能,也不會受到電磁的干擾。所以,它能夠在手術(shù)室等復(fù)雜環(huán)境中,1:1還原真實(shí)的外科手術(shù)操作。目前,宇疊科技已經(jīng)與部分醫(yī)療健康企業(yè)展開合作,同時與上海頂尖醫(yī)院進(jìn)行手術(shù)培訓(xùn)等方面的合作開發(fā)。

  基于柔性傳感技術(shù),宇疊科技還儲備了豐富的觸覺感知技術(shù),并走出了一條創(chuàng)新之路。公司自主研發(fā)的多款智能產(chǎn)品,能夠?qū)崿F(xiàn)微米級的動作捕捉,正廣泛應(yīng)用于運(yùn)動健康、醫(yī)療康復(fù)、虛擬培訓(xùn)和影視游戲等領(lǐng)域,并展現(xiàn)出巨大的商業(yè)化潛力。

  例如,宇疊科技的“頭號玩家”智能服裝,可以實(shí)時感知人體動作、肌肉形變數(shù)據(jù),在智慧運(yùn)動和虛擬交互領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。通過為用戶提供多維度的運(yùn)動數(shù)據(jù),這款智能服裝可以幫助你提高運(yùn)動效率、減少運(yùn)動損傷并規(guī)劃科學(xué)的運(yùn)動方案。

  “觸覺是繼視覺和聽覺之后人類體驗(yàn)世界的重要感官,觸覺傳感技術(shù)的突破將徹底改變我們與現(xiàn)實(shí)世界的互動方式。”,宇疊科技創(chuàng)始人王鑫說道,“其實(shí)像各種各樣的培訓(xùn)場景,汽車也好,工業(yè)加工制造也好,甚至包括協(xié)作機(jī)器人,人形機(jī)器人等等,都需要通過比較精細(xì)的手部操作來完成各種各樣功能。都可以通過我們的智能手套去采集信息,去實(shí)現(xiàn)這樣一個效果?!?

  據(jù)Marketsand Markets預(yù)計,2024年全球VR市場規(guī)模預(yù)計將達(dá)到112億美元,到2029年預(yù)計將達(dá)到360億美元,2024~2029年期間的復(fù)合年增長率為26.3%。

  盡管VR手套只是空間計算時代的一小環(huán),甚至當(dāng)前的主流產(chǎn)品仍是面向B端的“笨重”家伙們,但我們?nèi)匀豢梢灶A(yù)見,未來這波VR紅利不會由VR頭顯廠商獨(dú)享。現(xiàn)在,“中場休息”已經(jīng)結(jié)束,VR賽道的故事也要開始下一個段落。在接下來的空間計算浪潮中,請戴好VR手套,穿好智能服裝,讓未來“觸”手可及。

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