5、虚拟环境与触觉接口技术解析

虚拟环境与触觉接口技术解析

1. 虚拟环境中的手动任务

如今，新数字技术在设计实践中的作用愈发重要。虚拟环境（VEs）技术让设计师能直接利用沉浸式可视化和与虚拟对象的触觉交互等特性。不过，其在设计中最令人兴奋的方面是实现用户与产品或服务、设计师与待设计对象之间新的交互范式。

在将操作从真实设计空间转换到虚拟设计空间时，需要考虑在真实空间中通常如何进行对象操作和形状探索。手在日常生活中的重要性在交互研究中得到广泛认可，因为与物体和外部世界的接触感对于评估日常交互的工具、物体和产品的最终设计特性至关重要。

近年来，“交互”在虚拟环境研究框架中具有重要意义。模拟器系统、单用户或多用户沉浸式装置、协作或合作虚拟工作空间等，都要求用户实时与虚拟实体进行交互。研究重点在于设计接口系统和应用程序，让用户在与虚拟环境交互时获得完美的虚拟存在感。

存在三种不同的存在状态：
- 同时存在：人类操作员在特定的真实工作空间中与其他人类、机器或自主机器人系统协作工作。假设机器人系统的工作空间与人类的工作空间共处一地。
- 远程存在：人类操作员虽在真实控制空间行动，但感觉自己身处远程真实环境，远程操作的机器人在其直接控制下执行动作。这意味着人类与远程机器人之间的接口系统要设计用于双向交换运动动作和感官数据。
- 虚拟存在：人类操作员通过化身与虚拟环境进行交互。在这种情况下，接口系统对于为人类操作员生成适当的感官刺激至关重要。

从工程角度看，要为用户生成完美的存在感，接口系统设计需考虑三个决定因素：
1. 用户从环境中获取感官信息的程度。
2. 用户感官系统在环境中的移动性，以便根据参与的任务和应用进行探索。