触觉技术研究对虚拟现实的重要性

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1、触觉技术研究对虚拟现实的重要性　　【摘要】触觉技术的研究目前正处于上升阶段，其对虚拟现实的影响已越来越受到重视，相关的研究成果也开始逐渐试水。文章旨在引起人们对触觉技术的更多关注与探讨，强调了触觉技术对虚拟现实的重要性，介绍了前沿的技术研究方向和成果，展望了其未来应用的前景。　　【关键词】触觉技术；触觉交互；虚拟现实　　随着科技日新月异地发展，我们的生活也发生了翻天覆地的变化。其中最显著的变化就是，我们已经越来越离不开“虚拟世界”，例如虚拟社交、虚拟教学、虚拟游戏等等。而让“虚拟世界”如此引人入胜的法宝就是“虚拟现实”。　　虚拟现实（VirtualReality），

2、即采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围内虚拟的环境。目前，视听技术的卓越发展可达以假乱真的地步，人们在体验虚拟现实时，往往被视听技术编织的幻境所震撼，几乎分不清真实与虚拟，然而也仅仅是“几乎”，人们一旦真要“触及”虚拟现实的幻境，那么西洋镜就被戳破，让人瞬间辨别真实与虚拟的差异。触觉为何如此厉害？因为它是人类认知世界最重要的方式。　　“任何一个机体那些感官的发展都从感觉，即触觉开始”德国医师卡鲁斯如是说，“只有机体自身进化完善，才能出现更微妙的听觉和视觉。几乎与此相同，人类的艺术也是从雕塑开始的，人们塑造的东西，必须是成块的、固体

3、的、可触摸的”。据此，加拿大学者威廉?维斯在讨论电影空间形式时猜测道：“关于我们所见之物视为空间关系、形状、大小、稳固度以及组织机理等方面的数据，可能都来自触觉。”换句话说，触觉是人类空间感知的基础，我们往往也习惯把触觉作为视觉、听觉、嗅觉等人体五感的核心――即使五感根本属于同一类性质。没有触觉体验或者说体验不够，会让人对空间感知不到位，这对于致力于打造逼真虚拟世界的新媒体技术如同套上桎梏。也就是说，触觉技术是实现虚拟现实“逼真”的重要环节。　　目前，人们已渐渐明白触觉对于虚拟现实的重要性，一些走在技术尖端的企业和机构早具有前瞻性地开展触觉技术方面的研究。这些研究大

4、致可分为两类：一个是致力于身体感官的触觉研究，一个聚焦手部的触觉研究。前者现阶段更多的是尝试性研究，比如麻省理工大学目前正研发的一个可穿戴式设备，是基于一种触觉莫尔斯代码的数据传输原理，用以实现不睁开眼就能检查电子邮件和图像信息的功能。而索尼公司研发的智能假发，则可通过与智能手机相连，将触觉反馈以震动的形式发送到用户的头部，还可通过用户头部运动来控制演讲用的激光指示器和遥控器，从而实现触觉交互。来自印度的Ducere技术公司近期推出了名为Lechal的导航鞋和鞋垫，这两种产品在和手机进行配对后能通过触觉反馈来告知用户正确的行进方向。　　相对于前者的尝试性研究，聚焦手

5、部触觉的研究则更为深入和广泛。例如Senseg公司开发的触觉反馈技术，其因为能够准确模拟纺织品的表面质感，被美国《时代》杂志评为2011年度五十大最佳发明之一。Senseg的触感反馈技术并不会改变设备显示屏的物理结构，它的原理是向使用者发射身体难以察觉的电信号，进而在皮肤周围形成一个震荡静电场。当用户接触显示屏时，静电能够调节手指与显示屏间的摩擦，进而使用户产生仿佛真实一般的纹理感受。无独有偶，一款由迪士尼开发的名为REVEL的显示设备技术原理与Senseg颇为相似。当用户用手划过在REVEL时，表面上看只是手与光滑的玻璃屏幕在发生接触，然而用户体验到的却是在抚摸诸

6、如木制品、墙面、鹅卵石等。此外，2009年时微软也曾经申请过一项关于“触觉”的专利――感光形状记忆聚合物显示屏。与Senseg的原理刚好相反，微软的技术恰恰是通过改变触摸屏的物理特性从而使用户感受到与真实情景相同的效果。据悉，微软使用了一种具有感光和记忆特性的聚合物涂层，在不同波长的紫外线照射下，这层涂层会变硬突起或者变软重新归于平整。2012年6月，一家名叫Tactus的公司将微软专利中描绘的情景变为了现实：根据Tactus展示的原型机产品，当用户需要调用键盘时，原先平整光滑的触摸屏会发生神奇的变形，键盘的每个按键都会对应一个圆形的突起，瞬间一块物理键盘就出现了，

7、使用完毕后，触摸屏又会还原成为原来平整的状态。　　如上所述，触觉技术方面的研发虽然还比不上视听技术的丰富与成熟，但也积累了不少技术成果，并已逐步在实践中开展应用。比如在医学方面，BostonDynamics公司正在商品化有触觉界面的外科手术仿真系统，可以用来做膝关节内窥镜检查、吻合术和处理肢体外伤等。这套系统包括两个Phantom触觉界面（即实现了点接触力的传递，可用来产生指尖与各种物体交互感觉的触觉界面）、一台运行仿真程序的微机和用来显示图像的图形工作站。实习生使用该系统进行仿真的手术时，能体验到切割和缝合组织的真实感觉。国内也有科研人员将触觉交互技术用于医疗