成本60美元,教你DIY一套VR力反馈手套

Esther|编辑

人们常说,体感反馈有助于增强VR交互的沉浸感,然而C端VR手柄仅配备震动反馈,而Quest的摄像头手势交互更是缺少体感。各类VR体感手套可以很好的解决这一问题,但相关的产品少而且价格昂贵,通常仅面向B端客户。

那么普通VR用户能否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馈手套LucidGloves原型设计,号称成本仅60美元,而且制作过程并不难,只要你有3D打印机。

Lucas表示:在VR中捡起虚拟物体,并在手上实际感受它,是每个VR爱好者的梦想。目前,在VR中获得体感并不再是《头号玩家》中描绘的遥远未来,bHaptics、HaptX、SenseGlove等公司推出的VR手套已经可以实现这样的效果。不过,现有的商用VR手套价格昂贵,而且大多数只向企业、专业人士发售。

因此,他决定自研这样一种方便自己制作的VR手套设计,它使用的3D打印模型都是开源的。

据青亭网了解,LucidGloves目前已经更新至第四代,其特点是支持手势追踪、无线设计、兼容Quest 2(SteamVR/PC VR版本为有线设计)。根据这个开源方案,许多VR开发者和爱好者也制作了自己的VR体感手套。比如B站Up主“塔塔的VR教室”就根据Lucas的第三代教程,只用160元就制作了自己的VR手套,并为大家提供了中文教程。

LucidGloves的原理足够简单,主要是由一些3D打印零件和多个伸缩绳系统组成。与前代相比,第四代设计加入了力反馈功能。与触觉反馈、温度反馈等体感模拟不同,力反馈指的是通过限制用户手指的移动,来模拟手握虚拟物体时产生的阻力。这种原理类似于HaptX、Dexmo(岱仕科技)等产品。

Lucas表示:此前的原型设计根据细线拉长的距离来计算手势,而为了模拟阻力,则需要限制手指的运动,比如用机械来限制细线可拉长的距离。于是,Prototype 4加入了无线电遥控伺服马达(9g RC舵机),它支持程序控制,可以从不同程度限制细线,从而控制手指的移动,模拟硬性物体带来的阻力。这种设计的安全性也足够好,伺服马达的力度合适不伤害手指。

在定制线轴上固定螺丝钉,目的是和伺服马达卡在一起,以控制细线拉出的长度。

伸缩线轴很便宜,常见的一些应用场景如:连接钥匙圈、公交卡等收纳功能。一些可伸缩式的充电线也是采用类似的原理,你在拉长充电线时可以感受到线轴产生的阻力,这是里面的弹簧在起作用。正因如此,LucidGloves方案的整体成本比市面上的其他VR力反馈手套更低。

不过,LucidGloves在限制手指移动时也不可避免的对手套本身的材质产生拉扯。因为此前的原型将元件固定在弹性手套材质上,这使得伺服马达无法精准限制手指的移动,弹性材料会让细线产生额外的移动,所以在模拟硬性物体的阻力时,体验感会比较松软。

为了解决这一问题,Lucas用3D打印了部分硬性的手套底座结构,特点是采用榫卯结构来固定线轴系统,避免细线发生额外的移动。同时为了增强手套的舒适感,又加入了泡棉内层。

LucidGloves采用灰色手套设计,乍一看像是波巴·费特的手套加上一些细线轴。

软件方面,Lucas开发了一款名为OpenGloves的SteamVR驱动软件,其原理是根据VR游戏中各种3D物体的尺寸,来计算出可限制手指移动的程度,而这将需要VR应用支持OpenGloves驱动,也就是说为这款软件提供游戏内的数据。

目前,LucidGloves的力反馈功能已经兼容《半衰期:爱莉克斯》等多款SteamVR游戏,而五指追踪功能也已经兼容几乎所有的SteamVR游戏。为了更精准的定位,还可以配合VR手柄或Vive Tracker等定位模块来使用。

而为了快速让更多VR应用支持OpenGloves,Lucas决定主动为VR应用开发mod,允许LucidGloves通过mod来接入VR应用。通常,开发mod有两种形式,如果官方没有提供mod结构,那么第三方可以从外部修改游戏源代码,然后从外部代码加载mod,如果官方提供了mod接口,那么开发者可以根据mod文档来开发mod,并用游戏自带的系统来加载。

也就是说,用户可以通过下载特定VR游戏的mod来接入LucidGloves。

LucidGloves不仅可以模拟抓取物体的阻力,还可以模拟拉门把手、用手抓管子向上爬时的体感,或是感受建筑结构。

未来,下一代Prototype 5还将继续缩减体积(采用霍尔电流传感器来追踪手势),并追踪五指的左右移动。未来Lucas计划设计一种不需要3D打印的VR体感手套。目前,他也在探索温度模拟、电刺激等其他体感。他还计划开发低成本VR跑步机。

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