VR可穿戴感知体验设备
国际学院
Virtual Reality（VR，虚拟现实）作为火爆全球的娱乐设备，利用接近真实的沉浸式体验及新鲜感引起人们的热捧。然而由于技术限制，长期佩戴设备会给人眩晕感，一方面是显示设备时延、分辨率等技术不足，另一方面则是VR体验只停留在视觉与听觉上，其他感官并未获得刺激所造成的不协调使VR体验并不自然，因此热度也有所消退。而在现实中，我们发现人的肢体动作都是通过环境的力反馈来实现操作，视觉只负责物品定位，这是我们上万年进化获得的一种高效的肢体协作方式。如果虚拟世界缺乏触觉，那么就意味着所有的操作都需要视觉反复确认，这样会让效率变低，甚至会有很多无效操作，因为视觉不但容易被遮挡，而且还难以做到同时兼顾多处。所以力反馈是一种在环境条件约束下实现高效操作的必要手段。
我们团队以此为出发点，设计了一套基于HTC VIVE平台的VR可穿戴感知体验设备，主要功能有：
碰撞感知——判断虚拟空间中物体与人体的碰撞条件，利用马达震动告知使用者相应部位产生碰撞，方便使用者对虚拟物品或虚拟事件进行快速反应。我们设计了可穿着的马甲，不同部位（胸、腹、背、肩、臂等）嵌有多个震动马达，根据碰撞的强度调节震动强度，利用不同的震动频率与振幅，以获得更真实的感知体验。
温度感知——根据虚拟环境产生的温度变化，控制马甲内不同部位嵌入式电热装置的温度调节，进一步提升沉浸体验。针对VR游戏中受到碰撞后造成的局部感觉（如受伤等），亦可利用安全范围内的温度升高来模拟。
触摸感知——为进一步提升VR感知的细腻程度，我们为触觉感受器发达的身体部位（如手部）进一步设计触摸感知。利用气囊充气程度的细微变化以及能够通过低压电产生形变的特殊材料（压电材料等）来获得接近真实的高精度触摸与抓握感知，帮助使用者在虚拟空间中对小物品进行更细微的操作。
位置感知——使用HTC VIVE在虚拟空间中进行操作，通过手柄感知手部运动位置，通过头盔追踪头部定位。另外马甲背面集成HTC VIVE Tracker追踪器，反馈人体运动追踪数据，以实现虚拟空间中的人体转向、位置识别。
我们利用Unity引擎制作VR Demo，使用虚拟触碰检测触发相应部位的触发区域，优化虚拟操作的反馈速度，配合上述感知功能的调试应用，从多维度刺激使用者的感官，帮助使用者在虚拟现实里获得视觉和身体的感觉完美融合，形成视觉和触觉的反馈循环（feedback loop），进一步达到深度信任体验(deeply convincing experiences）。
