索尼专利构思触觉反馈手套，为AR/VR虚拟对象提供抓握触感

小编刘卫华 | 分类：专利 | 2022年3月21日

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主要向手掌侧提供触觉反馈，应该无法提供作用于指尖或手背的触觉反馈

（映维网Nweon 2022年03月21日）人类主要是通过五种感官来感知世界，而虚拟现实体验大多是由视觉引导，所以在虚拟环境中进行交互有时会出现感知差距。另外，用户一般是采用非自然的控制器来与虚拟世界交互，而这进一步影响了沉浸感。

为了进一步提升沉浸式，各家厂商都在积极探索所谓的触觉反馈手套，以在用户与虚拟内容进行交互时提供相应的触觉反馈。日前，美国专利商标局又公布了一份与之相关的索尼专利申请，其名为“Haptic presentation apparatus, haptic presentation system, and haptic presentation method”。

简单来说，索尼构思的触觉反馈手套主要是提供抓握虚拟对象时的抓握感。

如图1所示，团队的设计十分独特，没有完全包裹手指，并且会露出指尖和手背的相当一部分，所以应该无法提供作用于指尖或手背的触觉反馈。这款手套主要是向手掌侧提供触觉反馈。

图2是触觉反馈系统100的配置框图。触觉反馈系统100包括触觉反馈装置1（亦即上图的触觉反馈手套）和VR/AR头显30。

触觉反馈装置包括触觉反馈单元13，触觉反馈单元13包括第一触觉反馈元件11和第二触觉反馈元件。第一触觉反馈元件11用于提供用户抓握虚拟对象时的硬度；第二触觉反馈元件12用于提供用户抓握对象时的弹度。

触觉反馈装置同时包括第一气泵14、第二气泵15、第一可移动阀16、第二可移动阀17、控制组件18和无线电模块20。

在一个实施例中，控制组件通过无线电模块与VR/AR头显通信，并根据VR/AR体验提供的信息来控制第一气泵14、第二气泵15、第一可移动阀16、第二可移动阀17的操作。

图3是示出触觉反馈单元13的横截面视图。在本实施例中，第一触觉反馈元件11和第二触觉反馈元件12通过粘合层22彼此叠加。

第一触觉反馈元件11包括一个气密且可弯曲的第一袋11b，第一袋插入了一系列的颗粒11a。

如图4所示，当第一袋11b中的空气被第一气泵14排出并且第一触觉反馈元件11内的压力降低时，颗粒11a冷凝，并且整个第一触觉反馈元件11的刚度增加。所以当用户抓握虚拟对象时，整个第一触觉反馈元件11的刚度增加而产生一种阻力感，并且作为虚拟对象的硬度反馈给用户。

第一袋11b通过空气管11c和第一活动阀16连接到第一气泵14的排气系统。第一可移动阀16是在第一气泵14的排气系统和供气系统之间切换与第一袋11b的连接的阀。

当第一袋11b通过第一可移动阀16连接到第一气泵14的排气系统时，第一袋11b中的空气由第一气泵14排出。当第一袋11b通过第一可移动阀16连接到第一气泵14的供气系统时，空气引入第一袋11b。

第二触觉反馈元件12包括气密且可完全的第二袋12a。如图5所示，第二气泵15通过空气管12c和第二可移动阀17将空气供应到第二袋12a，这时第二袋12a内的压力增加，由此整个第二触觉反馈元件12的弹性增加。当第二触觉反馈元件12的总弹性增加时，并且作为虚拟对象的弹性反馈给用户。

第二袋12a通过空气管12c和第二个可移动阀17连接到第二气泵15。第二可移动阀17在第二气泵15的排气系统和供气系统之间切换与第二袋12a的连接。当第二袋12a通过第二可移动阀17连接到第二气泵15的供气系统时，空气引入第二袋12a。当第二袋12a通过第二可移动阀17连接到第二气泵15的排气系统时，第二袋12a中的空气被排出。

图6是显示了硬度和排气量之间的关系。第一触觉反馈元件11呈现的“硬度”随着“排出气体量”的增加而增加。因此，可以根据抓握的虚拟对象及用户的抓握操作来提供相应的质感。

图7显示了弹性和供气量之间的关系。第二触觉反馈元件12呈现的“弹性”随着“供应气体量”的增加而增加。因此，可以根据抓握的虚拟对象及用户的抓握操作来提供相应的质感。

图9示出了触觉反馈单元13根据用户抓握状态而对应流程。这个实施例描述了用户抓捏一个气球得操作。如图所示，从左到右描述了用户即将抓捏气球，到触碰气球，到发力抓捏，再到松开气球的时间顺序过程。

当手部远离虚拟气球时，触觉反馈单元保持正常状态；当手部触及虚拟气球时，第一触觉反馈元件开始排出小量气体，第二触觉反馈元件开始供应小量气体，以模拟触及真实气球时的硬度和弹性；当手部发力抓捏气球时，第一触觉反馈元件进一步排出气球，第二触觉反馈元件进一步供应气体，以模拟发力抓捏气球时的硬度和弹性；当手部进一步发力并达到对应于抓捏真实气球极值时，第一触觉反馈元件最大化排出气体，第二触觉反馈元件最大化供应气体，以模拟抓捏气球极值时的硬度和弹性；当手部开始松开气球时，第二触觉反馈元件开始排出气体，第一触觉反馈元件开始供应气体，以模拟手部松开气球时的硬度和弹性；当手部完全松开气球时，第一触觉反馈元件和第二触觉反馈元件恢复至正常状态。

通过通过提供相应的硬度和弹性，索尼构思的触觉反馈手套可以提供一种模拟抓握虚拟对象的抓握感。