苹果VR手套专利已到位

手柄、手套和手势实现手部VR交互

张道宁向记者介绍，利用VR手柄实现VR手部交互是当前市场的主流，这种方式具备明显优势。第一，VR手柄可实现标准化生产；第二，VR手柄成本较低；第三，VR手柄有较高的可靠性，人手部的每个动作几乎都可通过手柄实现交互；第四，VR手柄可通过振动实现物理反馈，给予用户一定的沉浸式体验。

张道宁指出，使用VR手套也是现阶段VR领域比较重要的一种手部交互方式。VR手套上布满传感器，对人手部动作的捕捉非常精细，同时也能够给予用户力反馈。当用户握住虚拟物体时，手套的系统会自动创建接触对象的形状，以确保用户在接触虚拟物体时也能有真实的触感。在手指力方面，VR手套会在手指位置配备力传感器，实现对不同握力和压力的即时反馈。

那么目前我们有没有可能在VR的世界中“解放双手”，无需外部设备，裸手实现交互呢？对此，张道宁表示，现阶段的裸手交互主要通过视觉、红外和超声波这三种方式实现，无需设备即可实现VR交互，能给用户带来极大便利。

uSens凌感科技有限公司CEO何安莉告诉记者，裸手交互是通过计算机视觉实现的。“计算机视觉就是模拟人的视觉，摄像头模组就好像人的眼睛看周围的一切，得到图像。算法就像人的大脑处理眼睛摄取的图像，以此告诉自己：‘我看到了手，手在做什么动作。’”何安莉对记者说。

深圳岱仕科技有限公司的CEO谷逍驰则以Leap Motion推出的裸手交互引擎为例，向记者详细介绍了裸手交互这种手部VR交互形式。谷逍驰表示，该引擎提供真实手部尺寸大小的全手追踪与连续的手指弯曲跟踪，且拥有较高的精度和自由度，包括手指展开的自由度和拇指的灵活度。

我们能通过触摸实物来感受物体的形象和质地，用手与现实世界交互。同样，我们也能通过手与VR世界建立联系，用手“触碰”VR世界。张道宁告诉记者，当前VR手柄已在游戏、教育、工业和医疗等领域得到应用。

谷逍驰也告诉记者，目前其公司推出的力反馈手套已应用于飞行模拟、汽车装配培训和康复训练等场景，以增加虚拟场景的沉浸感。

三种手部VR交互方式各有技术瓶颈

以手部交互为中心的VR设计存在巨大的可能性，手部交互也在VR世界中扮演着重要角色。但据目前已有的消息，我们的双手在VR世界里能做的事情还比较有限。

谷逍驰向记者分析了目前通过VR手柄实现交互的难点。他指出，手柄路径试图将手指追踪添加到硬件中，但硬件尺寸和所选的追踪方式使其追踪精度和力反馈能力受到限制。

以Valve公司生产的Knuckles（Index控制器）为例，他具体分析了VR手柄面临的难题。尽管该产品是目前最完善的操控手柄，它的手指跟踪仍受限制，只有不到30度的连续弯曲检测，对于超过30度的手指弯曲幅度只能检测为张开或握紧，并且只有有限的5个自由度，不能将大拇指的旋转自由度和四根手指的展开自由度输入到VR中。

VR数据手套是另一种精确手部追踪的技术路径。谷逍驰告诉记者，大多数VR手套使用基于弯曲传感器或惯性测量单元（IMU）的解决方案，并根据使用的传感器数量追踪5～10自由度的手部运动，以捕捉连续的手指弯曲。然而，弯曲传感器根据其物理形变来改变电阻会使其使用寿命受限，基于IMU的解决方案虽然没有损耗，但其可靠性易受金属、磁体和周围磁场的影响，基于惯性的性质会导致“数据漂移”，需频繁地重新校准。

张道宁也表示，目前VR手套很难实现标准化生产，人手的大小不一导致VR手套不能被制作成通用工具，VR手套上装载的大量电子元器件也会降低其延展性，使其不如普通手套那样亲肤和舒适。

针对如何完善VR数据手套的反馈系统、捕获连续手指运动，谷逍驰的公司给出了相应的解决方案，将力反馈添加到了便携式手套中。他指出，外骨骼设计是VR人机交互革命的良好起点。机械外骨骼随用户手指一起运动，可将其运动传至内置角度传感器，并在每个指尖产生力反馈。“它可以捕获11自由度的手部运动，重建真实的手部模型。力反馈功能能在物理上组织用户的手穿透虚拟物体，让用户感受其形状、大小和刚度。”谷逍驰说。但同时，他也表示，费劲穿戴VR数据手套会阻碍其易用性，真正能平衡各方面问题且易于使用的解决方案尚待挖掘。

在张道宁看来，裸手交互最明显的劣势是没有真正适合或需要这种交互方式的场景。他指出，裸手交互无法适应复杂的场景，但在相对简单的场景中，人们更偏向于使用手柄这类准确性和可靠性更高的设备。

何安莉还指出了目前阻碍所有电子产品发展的科技瓶颈—电池的蓄电能力和重量。“电池的蓄电能力和重量不仅阻碍了AR和VR的技术发展，也阻碍了所有电子产品的发展。期待材料科学的发展能让眼镜和头显越来越轻，蓄电时间越来越长。”何安莉说。

手部VR交互有望拓展更多应用场景

现阶段，手部交互是VR世界中非常重要的一种交互方式。随着5G和人工智能等技术的发展，在未来的VR世界，手部交互有望拓展更多应用场景。

同时，袁钰还指出，人工智能等技术的发展能够推动手部VR交互的进步，“解放双手”是实现VR大规模普及的必然趋势。“良好的手部VR交互会提高用户体验，加快产品普及，也会拓展更多应用场景。目前VR主要应用于游戏、视频等消费端，以及教育、医疗等企业端。随着交互方式的改善，手部VR交互有望加快社交、制造、设计等多场景的拓展。”袁钰对记者说。