中国新媒体（http://www.zhgxmt.cn）：在VR里，亲手触摸到虚拟物体是怎样的体验？
头戴显示器骗过了视觉，手柄却骗不过触觉，是目前很多 VR 设备的尴尬。
如果你是第一次玩 VR 设备，戴上头显看到逼真的影像后，多少会下意识伸手去感受。手伸出去后，却发现可以穿过虚拟物体，视觉和触觉产生了割裂，沉浸感顿时被打破。
（GIF 图来自 Giphy）
（GIF 图来自 Giphy）
（在 VR 里你总会想摸点啥，但其实啥也摸不着，GIF 图来自 Giphy）
通常，拿上带位置追踪功能的手柄后，你才可以和虚拟物体进行交互。因为其成熟的技术和性价比，手柄是 VR 设备现在主流的交互方式。然而，手柄并不是最简单、直觉和自然的——多少次你想伸手去抓一个物体，却需要大脑把这个动作转码成了“按下手柄上的一个按键”。
（HTC Vive 的手柄）
在一个沉浸的虚拟环境中，不用经过大脑的动作，才是最符合自然行为的交互方式。
深圳一家初创企业 Dexta Robotics 正在往这个方向发展。创立于 2014 年的 Dexta Robotics（岱仕科技），将机器人技术和动作捕捉技术相结合，打造了一款便携的、无线的力反馈手套 Dexmo。
Dexmo 可以做到什么？
2019 年 6 月，在经过两年多开发者版本的测试、改进后，力反馈手套 Dexmo 企业版正式发售。
触觉可以分为动觉和触觉，前者让人感受到物体的形状、重量和硬度，后者让人感受到物体的纹理、粗糙度和温度。 虽然 Dexmo 的名字是力反馈手套，但它的触觉反馈版本也可以提供一部分触觉。
从外形上看，Dexmo 像科幻电影里怪兽的爪子。这些个“爪子”其实是机械外骨骼，承担了收集手指运动数据、提供力反馈的功能。
机械外骨骼是一种穿在人身上的设备，可以给予人体额外的动力或能力，比如让腿残疾的人自己上楼。Dexmo 将机械外骨骼这一概念应用到了力反馈手套上。
整个设备的穿戴很简单，主体结构（主控制器）用一条大绑带固定在掌心上，手指结构通过魔术贴（力反馈版本）或指套（触觉反馈版本）附着在对应指尖的上。指尖运动时，机械外骨骼会随着一起移动。
比如，当你佩戴着 Dexmo 时，伸手去抓一个刚性物体（比如石头），会感受到机械外骨骼的牵引力，让手正好停留在虚拟石头的表面，感受到石头的形状和硬度。
（抓刚性物体）
你用手去握捏一只橡皮鸡，不仅能摸到它的形状，还可以感受到捏它后的反弹力。
（捏橡皮鸡）
你把手指放在水龙头下面，能感受到水滴向下的冲击力。
（感知水滴）
Dexmo 的触觉反馈版本还能模拟一定程度上的触觉，比如摸玻璃、木头和砂纸，能感受到光滑、粗糙和颗粒三种质地。
Dexmo 是怎么做到的？
要达到以上所述效果，Dexmo 需要首先捕捉到手部运动的数据，然后根据数据来模拟力的大小和方向，这两部分分别对应的技术模块是“手部动作捕捉”和“力反馈”。
11 个动作捕捉传感器分别集成在 Dexmo 旋转关节和力反馈单元（每个手指一个）里。这意味着，Dexmo 能够捕捉 11 个自由度的动作，包括大拇指的 3 个自由度（旋转、展开和弯曲）和其余四指各 2 个自由度（展开和弯曲）。
（外骨骼的机械设计：42 手指固定装置、21 驱动机构、1 底座、511 无线通信模块）
用户戴上 Dexmo 手套开始运动后，传感器会将捕捉到的运动数据传输到上位计算机。计算机将数据输入给虚拟空间里的 3D 手部模型，让模型和真实手部保持同步运动。
也就是说，Dexmo 为用户在当下进入的虚拟空间里，创建了一对虚拟手。用户在真实世界所做的手部运动，全部会映射到虚拟手上。
（手部动作捕捉）
一旦虚拟手和虚拟物体发生碰撞，计算机会算出实际上应该生成的力（包括矢量方向和大小），然后对力反馈单元下达指令。这时，力反馈单元里的电机会计算出力的大小，然后输出大小可变的力反馈。
（力反馈单元的机械设计：71 旋转传感器、211 电机、52 处理器、22连杆）
简言之，就是外骨骼结构通过施加反向的力，把手指固定住。就好像现实世界中，手指触摸到一个实体，会固定在其表面。
（力反馈）
值得一提的是，当用户触摸的时柔性物体，比如捏橡皮鸡，力反馈单元刚开始输出的力比较小，容易挤压。随着物体变形，力反馈单元输出的力会变大，变得难以挤压，直至在某一个位置停住用户的手。
Dexta Robotics CEO 谷逍驰告诉 PingWest 品玩，类似的现有产品里，Dexmo 是唯一一个可以做到柔性反馈的。
（柔性力反馈）
除了力反馈，Dexmo 还可以提供一定程度的触觉反馈，也就是上文所说的，摸玻璃、木头和砂纸能感受到光滑、粗糙和颗粒三种质地。谷逍驰表示，Dexmo 上的触觉反馈类似 iPhone 上的虚拟按键，通过线性振动马达输出不同的振动波形来模拟不同表面的触感。目前 Dexmo 具有五种基本波形，通过排列组合，可以获得不同的触感。
（触摸玻璃，木头，砂纸）Dexmo 可以被用在什么地方？
动作捕捉、力反馈和触觉反馈这些特性，让 Dexmo 具备了模拟逼真的动觉和触觉的能力，可以帮助用户完成手柄难以做到的精细动作。
“我们了解到，现在 B 端一些客户觉得只有手柄的 VR 设备就是玩具，他们需要能够完成精细动作的交互工具。”谷逍驰告诉 PingWest 品玩。
Dexmo 企业版已经正式开始量产发售，汽车制造是 Dexmo 应用的一大领域，奥迪、福特、丰田、本田等车企都是其客户。Dexta Robotics 告诉 PingWest 品玩，有车企正在使用 Dexmo 培训新入职工学习安装线束，让工人的动作准确地反映在虚拟训练中，灵活使用手指学习操作步骤，并及时得到评估，确保工人在正式上产线前达到规范要求。
除了工人培训，Dexmo 还能被应用在改进车辆的设计流程。汽车设计师可以在 VR 里实时触摸到新设计并检测创意，而不再需要制作昂贵耗时的物理原型。
汽车企业之外，Dexmo 还被航天航空、大学、医院等机构采用。比如，机舱紧急逃生培训、可视化操作、组装机械。
（机舱紧急逃生培训）
（可视化操作）
（用 Dexmo 在虚拟环境力练习组装无人机）
为了方便 B 端客户使用，Dexmo 提供了 SDK（应用程序接口），支持 Unity 和 UE4 平台，且具有手部交互物理引擎。 企业和开发人员可以通过交互模块自行构建应用程序。
除了 B 端的客户，PingWest 品玩还独家获知，三大 VR 头戴设备厂商（HTC、Oculus、Sony）其中两家跟 Dexta Robotics 有多次接触，未来有望看到 Dexmo 被整合进去。或许过不了多久，Dexmo 不仅可以在 B 端专业操作场景发挥作用，还会被用于 VR 打麻将这样的消遣游戏中。
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