研究人员使用定制化的无人机开发VR全景触觉反馈系统

在最近的一篇名为《VRHapticDrones： Providing Haptics in Virtual Reality through Quadcopters》的科学出版物中，来自慕尼黑大学，达姆施塔特大学，韦尔斯利学院，杜伊斯堡大学，埃森大学和雷根斯堡大学的研究人员为无需穿戴设备的VR全景触觉反馈提供了可编程四轴飞行器系统解决方案。。

这些专门设计的无人机配备了独特的可触摸表面，并跟踪用户位置，为虚拟物体提供实时悬停触觉反馈。这些反馈可以包括从固定物体(例如咖啡杯和椅子)到移动物体(例如野生动物和各种射弹物)的任何物品。

利用OptiTrack动捕系统的12个Flex 3相机覆盖的总空间大小为4米×4米×3米，VRHapticDrones系统能够跟踪VR全景头显、多个四轴飞行器以及用户自定义的身体部位，100Hz的采样频率让VRHapticDrones后端具有毫米级精度。安装在Oculus Rift头显前部的Leap Motion跟踪传感器可跟踪用户的手，使其能够与浮动的无人机自然交互。

这套系统使用了Parrot Rolling Spider品牌的四轴飞行器，每个都改装有各种由薄纱织物覆盖物组成的可触摸表面。

该团队的目标是提供三种类型的VR触觉反馈：被动、主动和定位触觉代理。为了帮助展示可跟踪四轴飞行器的功能，研究人员开发了一段的水下VR全景体验，展示了所有三种形式的反馈。体验在一个光线稀疏的水下环境中，这个环境完全由一个发光的球体进行照明。在探索环境之后，玩家可以伸出手并感受到球体的阻力，这是由被封闭的四轴飞行器在其VR对应物的精确位置上被动地浮动所提供的。

然后将玩家引入他们的第一个主动VR全景触觉反馈，这是一种好奇的鲨鱼，在进入用话剧附近时会直接游向用户。当生物在VR全景中与用户接触时，安装有类似于鲨鱼鼻子的物理表面的四轴飞行器向用户漂浮并在同一时间进行物理接触，从而放大了交互的整体影响。

触觉反馈的最终形式，定位触觉代理，结合主动和被动探索，以创建用户可以直接与之交互的轻量级的“token”。在这个演示中，“token”被表示为悬挂在鱼钩上的一个小虫子。这只蠕虫只是漂浮在半空中的另一只被包裹的无人机，玩家可以抓住该物体并将其保持在游戏中的固定位置。

在适用的用例场景方面，研究人员相信VR全景HapticDrones系统可以在众多行业中提供帮助。

“在游戏中，玩家可能会被要求打开一扇门(被动反馈)。当门打开时，箭头会从门后向玩家射击(主动反馈)”，该团队在他们的出版物中说。“为了停止用箭射击，玩家必须从装置中拔出弹簧以解除箭头陷阱的武装。”

“我们还设想了建筑和设计领域的应用场景。汽车设计师可以在设计过程中受益于VR全景HapticDrones，而潜在客户可以在订购之前虚拟触摸(被动反馈)他们的新车。

虽然VR全景HapticDrones系统是VR触觉反馈问题的一个令人印象深刻的解决方案，但确实存在限制。例如，当前平台仍然需要将反射标记附接到用户的身体上的某些部分以便提供全身跟踪。该团队还将他们的实验限制在一个四轴飞行器上，以便调节飞行控制组件的复杂性，尽管集成到系统中的蓝牙堆栈应该同时支持多达五个无人机。

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