微软展示全新触觉控制器原型TORC

消费者虚拟现实系统可以将用户沉浸在绚丽的虚拟世界中，并提供丰富的视觉和声音。但是，你应该不止一次遇到过这样的情况：当你在虚拟现实或增强现实环境中伸手触摸一个对象时，你会惊愕地发现原来这只是虚拟对象，根本不存在于现实世界。这会打破沉浸感，将用户从置身于另一世界的幻觉中拉回来。从外骨骼到触觉控制器，研究人员一直在探索各种触觉反馈解决方案，但所述系统的机械复杂度增加了成本，而且可靠度不足，限制了它们在实验室之外的普及。

对于即将在英国举行的ACM CHI Conference on Human Factors in Computing Systems大会，微软雷德蒙研究院的麦克·辛克莱尔（Mike Sinclair），马尔·冈萨雷斯·佛朗哥（Mar Gonzalez-Franco），伊亚尔·欧菲克（Eyal Ofek），克里斯蒂安·霍尔兹（Christian Holz），以及韩国科学技术院的研究实习生李在妍（音译；이재연）将展示了一款名为TOuch Rigid Controller（TORC）的全新触觉控制器原型。

TORC是一款可供握持的紧凑型设备。它由一个包含不可见移动组件的刚性外壳组成，而原型能够提供丰富的触觉反馈，并在用户操作虚拟对象时提供高度灵活性，以及顺从感（例如，当施加力以按压对象时，你会感觉对象表面确实出现了下凹感，这是一种力的顺从感）（见下图）。

TORC支持你用拇指和另外两根手指抓取虚拟对象（见下图）。如果要旋转虚拟对象，用户可以在平行于另外两根手指的平面的TORC表面移动拇指。同时，渲染的振动反馈可以帮助手指感知对象的属性，如纹理和伪顺从感。

事实上，最初创建TORC的目的是为了能够传达硅胶球的手感。因此，TORC不仅可允许你触碰和抓取物体，但同时可以渲染一个可以帮助你应对挫折（VR中情绪表现）的发泄球。当握住弹性对象时，对TORC施加压力会挤压虚拟对象。尽管用户的物理手指没有出现移动，但视觉刺激与触觉感觉的组合可以形成令人信服的体验（见下图）。

但TORC的潜力不仅只是这样，因为它可以赋能人手的自然动感，并实现精确的指尖运动。这种手指移动的灵活性能够支持你以一种以当今商业VR或AR控制器无法比拟的方式来对虚拟对象进行细致和轻松的操作。例如，如果用户通过TORC抓取虚拟钥匙，你将能够摸索寻找钥匙，将其插入钥匙孔，并轻松转动以打开大门（见下图）。

最后，TORC中的力传感器可用于抓握或释放对象。当你把手伸向虚拟对象，并用拇指触碰TORC的2D位置传感器，这时你将能够抓取所述对象。如果你从设备抬起拇指，或者拇指和另外手指之间的力太小，无法保持抓握时，对象将被释放（见下图）。

对于这种无需切换模式即可挤压虚拟对象和在手中操作它们的能力，这可以视为最终的VR前沿，允许用户在VR和AR环境中抓取任何对象。

TORC的设计实现了简单而强大的操作，它同时可以集成到各种控制器和日常设备中，如手写笔和游戏控制器（见下图）。它可以为VR和AR中带来触觉感知，并且渲染丰富的触觉操作。TORC项目团队希望它可以激励社区继续开展与VR/AR控制器设计相关的未来研究。

TORC项目团队将多感官集成理论转化为硬件原型（如挤压虚拟硅胶球），从而实现了自然触觉交互。TORC的工作原理基础是，人类非常容易受到动态视觉刺激的影响。当以正确的方式提供视觉刺激时，用户在设备施加的力将产生等效的音圈致动（VCA）。虚拟现实中的实时效果可以创建必要的本体感变化，从而为虚拟对象实现不同的顺从感。