微软研究院公布最新VR手柄X-Rings：可模拟抓握力度大小

虽然说微软Windows MR系列头显如今市场占比逐渐缩小，但熟悉的朋友应该都知道，微软在前沿技术上的研究与投入一直是排在前列。比如，此前微软研究院的VR户外行走，VR注视点与注意力的关系，VR手柄模拟跳绳等等。

在近期举行的ACM用户界面软件和技术研讨会上，微软研究院公布了最新的VR手柄研究：X-Rings。

1，VR手柄触觉交互进展缓慢

纵观过去几年，VR头显的显示效果得到了不小的提升，例如从早期Vive和Rift产品的单眼1.5K级别，到目前主流单眼2.5K级分辨率，甚至还有硅基OLED版本，视觉作为VR体验的核心一直也是产品迭代的焦点。

而关于交互，尤其是手的交互与触觉上进步并不明显，目前主流VR手柄跟现阶段游戏手柄类似，主要以震动马达的回馈为主。其中，提升较大的有Oculus Quest基于单色视觉的手势识别、Valve Index的手指追踪手柄。另外，尚未发布的PS VR2已确定加入PS5手柄中自适应板机技术。

因为手部的交互对于VR体验至关重要，因此这些年关于VR手部交互的研究也有不少，例如前文提到的微软双手柄模拟跳绳，也有例如通过电动式折扇设计模拟阻力和惯性等；Tactical Haptics的可模拟舞剑、钓鱼等体验的手柄等等。

在很多VR应用中总是有让用户拿起某件物品的场景，其中大部分又以静态物品居多，例如一个水杯，一把手枪。而常规的VR手柄只能通过震动回馈用户，例如握持、放下，或者有持续震动来提醒用户的交互过程。

根据项目描述，X-Rings就是一个为了丰富VR握持方式和交互方式的项目，主要解决的模拟触摸和抓握的力度，由此实现更逼真的交互，例如可以感知不同物体的形状等等。第一眼看上去X-Rings像是一个飞机操控杆，竖向使用方式很利于握持。

2，X-Rings手持抓握模拟器

据悉，X-Rings是第一个通体采用360度圆形设计的VR手柄，该项目来自于微软雷德蒙德研究院，首次公开于9月份，并在10月10日公布全文，该项目在ACM上进行介绍。

根据青亭网了解，该项目名为“X-Rings: A Hand-mounted 360 Degree Shape Display for Grasping in Virtual Reality”，参与者有：首席研究员Eyal Ofek、首席研究员Mar Gonzalez Franco、资深首席研究员Mike Sinclair。

结构上，X-Rings底部采用ViveTracker用于定位追踪，这也是很常见的VR手柄追踪方案。

顶部由四层可变换的、模块化控制器组成，每层都有一个电机控制大小，可在5.7-7.7厘米（直径）改变大小。

每一层的模块设计中，除了螺丝和轴承外，其余均为3D打印。圆形模组中间，电机带动垂直向齿轮，垂直齿轮连接圆形齿轮底盘，由此控制外部5个子模块的收紧或松开，实现力度反馈。

手柄组成了一个3D状态的手柄，因为拇指是固定的，因此其它手指可以分别对应四层结构。同时手柄一侧还有绑带夹在手掌中，类似Index手柄，手指可以自由活动，只有在需要抓握时才产生接触。

从而实现在VR中模拟各类虚拟物体的抓握等交互，例如松手与握手，手掌抓握的松紧度等。

与此同时，握柄表面采用电容传感器，通过电流来判断每层传感器的抓握力度，由此还可以实现更丰富的玩法，例如结合真实手掌的抓握力度，握住可以轻松拿起一个瓶子，如果握力增大瓶子就会碎掉等。

3，用户实际触觉对VR视觉是否造成影响

因为这类似于握杆状的设计，并且和大多数VR手柄设计、握持方式也不相同。那么，用户在使用起来是否会与原本的心理预期产生误差，或者这种抓握方式是否能够与VR中虚拟物体视觉认知保持一致？

为了研究清楚这一问题，微软研究院还做了一项小规模对照测试。测试中，分别使用X-Rings手柄、常规握持形态的VR手柄，分别去抓握6种不同的物体（如上图），例如酒杯、玻璃瓶、剑等。

图中可见，这6种物体的形状各不相同，可以在一定程度上反映出用户对于手柄形状和虚拟物体形状不同的心理预期。得出的结论是，用户在使用这种握持手柄时，在80%情况下能够与虚拟物体的形状相对应，还有20%时会造成物理握感与VR视觉认知上的差异。

该论文中也提到，通过像X-Rings这种紧凑型设计的360度圆形手柄，可以更好的实现VR中抓握、手指交互和反馈方面的表现。当然，这项研究还有继续优化升级的空间，希望后续能够看到更多对提升VR触觉回馈的研究。

相关阅读：

《微软VR手柄研究：如何用两个独立的体感手柄模拟跳绳？》

《这款体感手柄原型可让你在VR中体验“原力”》

《Tactical Haptics最新VR手柄，可模拟舞剑、钓鱼等》

《如何让VR手柄模拟尺子？KAIST科研人员办到了》

《2把折扇组成的VR手柄，我见过最有意思的VR外设》

参考：

Microsoft,https://www.microsoft.com/en-us/research/publication/x-rings-a-hand-mounted-360-degree-shape-display-for-grasping-in-virtual-reality/

本文来自微信公众号“青亭网”（ID:qingtinwang），编辑：hi188，36氪经授权发布。

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