亲手触摸到虚拟猫是怎样的体验？《刀剑神域》中虚拟现实技术离我们还有多远？ | 硅谷速递

《刀剑神域》中最吸引观众的一点就是那个强大的外设了，很多人都希望能够在现实生活中体验到这个设备，那么究竟实现这个技术有多难呢？这种设备其实是存在画质概念的。毕竟不是真人，而是透过扫描人体直接在游戏内成像，扫描机器的精度以及游戏内建模的精度，会直接影响玩家角色的图像输入精度。除非有机器能100%扫描人体，并且有100%的精确建模输入到游戏内。总体来说，《刀剑神域》的虚拟潜行技术还很遥远。

不过，人类对于虚拟世界的探索从未停止过脚步，今天就来看看几项极富创造力的虚拟技术吧。 

虚拟猫抚摸：研究人员开发VR触感原型设备HairTouch 

近期，2021年的计算机人机交互会议（CHI）于成功举行，其中有包括立体气味和牙齿控制方面的一些极富创造力的机器人项目，例如使用机器人操纵的“ HairTouch”系统，利用头发实现多种触觉。 

据外媒VRScout报道，中国台湾大学和政治大学的研究人员正在研究一种独特的控制器，该控制器采用VR技术和人造皮毛营造触摸“虚拟猫科动物”的感觉，这很可能是目前正在开发的最奇怪的VR触感设备。 

研究团队在2021人机交互大会展示了这个名为“HairTouch”的VR触感设备，该设备设计独特且复杂，通过控制安装在用户食指下方的一小块人造皮毛的长度和方向，用户将能够在VR环境中体验抚摸小动物皮毛的感觉，当用户抚摸虚拟猫的背部、头部和腹部时，该触感设备就会通过Vive追踪器以及根据用户动作来改变人造皮毛的位置和长度，从而使用户获得逼真触摸感受。 

除了人造皮毛，HairTouch还可在VR环境中模拟其他物体纹理，在动图中我们看到实验人员针对不同硬度、粗糙度及高度的布料进行了触摸测试，HairTouch由两个销钉组成，分别用于靠近食指的两个手指段。通过控制刷毛的长度和弯曲方向以更改头发的弹性和发尖方向，每个销钉分别具有各种刚度和粗糙度。 不仅如此理论上说，该VR触感设备还可用于模拟人与人之间的身体接触。 

AiFoam智能泡沫材质可帮助机器人与环境互动 

新加坡国立大学的研究人员创造了他们称之为AIFoam的新材料，它是一种具有感知能力的智能材质，旨在让机器拥有更像人类的触觉，使机器人能够判断人类的意图并对环境的变化做出反应。新材料柔软而富有弹性。它被设计用来模仿人类的触觉，不但如此，还可以感知附近的物体而不需要实际触摸它们。

AIFoam在受损时也能自我修复。它可以大大改变机器人技术，使其更加智能和互动。在人类中，触觉使人们能够操纵物体并在陌生的环境中有效操作。如果机器人拥有这种能力，机器人的运动可以更平稳、更安全、更可预测。如果未来的机器人能够从探测到人类，并利用它们获得的信息来推断人类的意图，它们就可以更快地做出反应，例如，可以避免与人接触而发生伤害性事故。 

避免与人相撞对于任何在拥挤地区使用的机器人来说尤为重要。研究人员说，一些先进的电子皮肤在与物体直接接触时可以感知压力。然而，没有一种电子皮肤可以感知相邻物体的运动方向。

AIFoam是一种高弹性的聚合物，它是用一种被称为含氟聚合物的类似特氟隆的物质与一种降低表面张力的表面活性剂混合而成的。这种材料可以被分离成两块，但很容易融合成一块。该材料还具有微观的金属颗粒，使泡沫能够感知像人类手指这样的电容物体的压力。泡沫下面是细小的圆柱形电极，旨在模仿人类皮肤的神经末梢。研究人员目前正在调查与机器人公司的合作关系，并希望扩大AIFoam在假肢等领域的使用。 

微软已经做到让手指有触感了 

早在几年前，微软研究院就展示了一款原型 VR 控制器 CapstanCrunch，该控制其可提供力反馈，并且可以模拟拇指和食指抓住小物体。通俗点来说，玩家可以通过这个 VR 控制器在游戏中实现抓取物体的实感，比如在游戏中捡起一个苹果，你能实实在在感受到自己抓了一个物体，这就有点接近《刀剑神域》中的触觉了。 

在未来，我们的虚拟角色在游戏中握手，相互拥抱，都能给予现实世界的我们反馈，这将是一件非常有趣的事情。 

研究人员声称，大多数用来实现这一力反馈的抵抗 VR 硬件阻力的方法都不便捷，比如设备可能都面临体积大，成本高的问题，因为它们使用了功能强大的大型执行器。而且即便如此，也可能需要很强大的力量才能达到我们人类的规模。 

而 CapstanCrunch 解决此问题的方法是使用“绞盘制动器和离合弹簧”。这种机制可以将较小的电动机的力放大 40 倍，从而可以充分抵抗人类施加的力。与以前的方法相比，这将大大减少能耗。 

目前该机制适用于拇指和食指，所以当玩家的手指到达虚拟对象的位置时，CapstanCrunch 可以通过施加力来模拟固定刚性对象。当玩家进一步用力按下时，它还可以通过增加力来模拟较软的对象（例如应力球）。 

甚至该机制还允许更高级的交互。比如将两个乐高积木拼接在一起，或者是用剪刀切割纸板等材料。当然，这种触感我们光是用想的也知道肯定很复杂，而现实世界这种复杂的交互又很多，如果真的要制作游戏，开发人员也会避免去使用它。  

在航空航天领域和军事等领域，虚拟现实获得了较早的应用，初期多被用在培训宇航员以及军队士兵战术演练等环节。设备虽然精密可靠，但通常价格昂贵、体积大、分量重，很难实现民用，而计算机技术的发展，让那些花费数十万元的东西，变成几千元的产品，虚拟现实也因此慢慢进入公众生活。