成本60美元,教你DIY一套VR力反饋手套
人們常說,體感反饋有助于增強VR交互的沉浸感,然而C端VR手柄僅配備震動反饋,而Quest的攝像頭手勢交互更是缺少體感。各類VR體感手套可以很好的解決這一問題,但相關的產品少而且價格昂貴,通常僅面向B端客戶。
那么普通VR用戶能否DIY一副VR手套呢?近期,MIT本科生Lucas在YouTube上公布了最新的低成本力反饋手套LucidGloves原型設計,號稱成本僅60美元,而且制作過程并不難,只要你有3D打印機。
Lucas表示:在VR中撿起虛擬物體,并在手上實際感受它,是每個VR愛好者的夢想。目前,在VR中獲得體感并不再是《頭號玩家》中描繪的遙遠未來,bHaptics、HaptX、SenseGlove等公司推出的VR手套已經可以實現這樣的效果。不過,現有的商用VR手套價格昂貴,而且大多數只向企業、專業人士發售。
因此,他決定自研這樣一種方便自己制作的VR手套設計,它使用的3D打印模型都是開源的。
據青亭網了解,LucidGloves目前已經更新至第四代,其特點是支持手勢追蹤、無線設計、兼容Quest 2(SteamVR/PC VR版本為有線設計)。根據這個開源方案,許多VR開發者和愛好者也制作了自己的VR體感手套。比如B站Up主“塔塔的VR教室”就根據Lucas的第三代教程,只用160元就制作了自己的VR手套,并為大家提供了中文教程。
LucidGloves的原理足夠簡單,主要是由一些3D打印零件和多個伸縮繩系統組成。與前代相比,第四代設計加入了力反饋功能。與觸覺反饋、溫度反饋等體感模擬不同,力反饋指的是通過限制用戶手指的移動,來模擬手握虛擬物體時產生的阻力。這種原理類似于HaptX、Dexmo(岱仕科技)等產品。
Lucas表示:此前的原型設計根據細線拉長的距離來計算手勢,而為了模擬阻力,則需要限制手指的運動,比如用機械來限制細線可拉長的距離。于是,Prototype 4加入了無線電遙控伺服馬達(9g RC舵機),它支持程序控制,可以從不同程度限制細線,從而控制手指的移動,模擬硬性物體帶來的阻力。這種設計的安全性也足夠好,伺服馬達的力度合適不傷害手指。
在定制線軸上固定螺絲釘,目的是和伺服馬達卡在一起,以控制細線拉出的長度。
伸縮線軸很便宜,常見的一些應用場景如:連接鑰匙圈、公交卡等收納功能。一些可伸縮式的充電線也是采用類似的原理,你在拉長充電線時可以感受到線軸產生的阻力,這是里面的彈簧在起作用。正因如此,LucidGloves方案的整體成本比市面上的其他VR力反饋手套更低。
不過,LucidGloves在限制手指移動時也不可避免的對手套本身的材質產生拉扯。因為此前的原型將元件固定在彈性手套材質上,這使得伺服馬達無法精準限制手指的移動,彈性材料會讓細線產生額外的移動,所以在模擬硬性物體的阻力時,體驗感會比較松軟。
為了解決這一問題,Lucas用3D打印了部分硬性的手套底座結構,特點是采用榫卯結構來固定線軸系統,避免細線發生額外的移動。同時為了增強手套的舒適感,又加入了泡棉內層。
LucidGloves采用灰色手套設計,乍一看像是波巴·費特的手套加上一些細線軸。
軟件方面,Lucas開發了一款名為OpenGloves的SteamVR驅動軟件,其原理是根據VR游戲中各種3D物體的尺寸,來計算出可限制手指移動的程度,而這將需要VR應用支持OpenGloves驅動,也就是說為這款軟件提供游戲內的數據。
目前,LucidGloves的力反饋功能已經兼容《半衰期:愛莉克斯》等多款SteamVR游戲,而五指追蹤功能也已經兼容幾乎所有的SteamVR游戲。為了更精準的定位,還可以配合VR手柄或Vive Tracker等定位模塊來使用。
而為了快速讓更多VR應用支持OpenGloves,Lucas決定主動為VR應用開發mod,允許LucidGloves通過mod來接入VR應用。通常,開發mod有兩種形式,如果官方沒有提供mod結構,那么第三方可以從外部修改游戲源代碼,然后從外部代碼加載mod,如果官方提供了mod接口,那么開發者可以根據mod文檔來開發mod,并用游戲自帶的系統來加載。
也就是說,用戶可以通過下載特定VR游戲的mod來接入LucidGloves。
LucidGloves不僅可以模擬抓取物體的阻力,還可以模擬拉門把手、用手抓管子向上爬時的體感,或是感受建筑結構。
未來,下一代Prototype 5還將繼續縮減體積(采用霍爾電流傳感器來追蹤手勢),并追蹤五指的左右移動。未來Lucas計劃設計一種不需要3D打印的VR體感手套。目前,他也在探索溫度模擬、電刺激等其他體感。他還計劃開發低成本VR跑步機。
參考:
https://www.youtube.com/watch?v=ZTzn37Usa-U
https://github.com/LucidVR/lucidgloves
https://hackaday.io/project/178243-lucidgloves-vr-haptic-gloves-on-a-budget
本文來自微信公眾號“青亭網”(ID:qingtinwang),編輯:Esther,36氪經授權發布。
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