स्टीवन स्पीलबर्ग की 2018 की फिल्म रेडी प्लेयर वन में, अर्नेस्ट क्लाइन की 2011 की किताब पर आधारित, लोग आभासी वास्तविकता की एक विशाल दुनिया में प्रवेश करते हैं, जिसे ओएएसआईएस कहा जाता है। इस विज्ञान फाई फिल्म में फ्यूचरिस्टिक तकनीक के बारे में सबसे ज्यादा मनोरंजक था वीआर चश्मे नहीं था, जो अभी तक ओकुलस, एचटीसी और अन्य द्वारा बेचे जाने वाले हेडसेट से दूर नहीं लगता है। यह दृष्टि और ध्वनि से परे एक अर्थ का जुड़ाव था: स्पर्श।
पात्रों ने प्रतिक्रिया के साथ दस्ताने पहने जो उन्हें अपने हाथों में काल्पनिक वस्तुओं को महसूस करने देते हैं। वे फुल बॉडी सूट में अपग्रेड कर सकते थे, जो छाती पर पंच के बल या फिर लाड़ का जोर लगाता था। और फिर भी ये क्षमताएं, शायद उतनी दूर नहीं हैं जितनी हम कल्पना करते हैं।
हम स्पर्श पर निर्भर करते हैं - या "हैप्टिक" - लगातार जानकारी, ऐसे तरीकों से, जिन्हें हम सचेत रूप से पहचानते नहीं हैं। हमारी त्वचा, जोड़ों, मांसपेशियों और अंगों में तंत्रिकाएं बताती हैं कि हमारे शरीर कैसे स्थित हैं, कितनी कसकर हम कुछ धारण कर रहे हैं, मौसम कैसा है, या कि कोई प्रियजन गले लगाकर स्नेह दिखा रहा है। दुनिया भर में, इंजीनियर अब वीडियो गेम और अधिक के लिए यथार्थवादी स्पर्श संवेदनाओं को फिर से बनाने के लिए काम कर रहे हैं। मानव-कंप्यूटर इंटरैक्शन में संपर्क बढ़ाने से रोबोट नियंत्रण, शारीरिक पुनर्वास, शिक्षा, नेविगेशन, संचार और यहां तक कि ऑनलाइन खरीदारी में वृद्धि होगी।
"अतीत में, haptics चीजों को ध्यान देने योग्य बनाने में अच्छा रहा है, आपके फोन में कंपन या गेमिंग नियंत्रकों में गड़गड़ाहट पैक के साथ, " दक्षिणी कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के एक कंप्यूटर वैज्ञानिक हीथर कुलबर्टसन कहते हैं। "लेकिन अब ऐसी चीज़ें बनाने की ओर एक बदलाव हुआ है जो अधिक प्राकृतिक महसूस करते हैं, जो प्राकृतिक सामग्री और प्राकृतिक इंटरैक्शन की भावना की अधिक नकल करते हैं।"
भविष्य सिर्फ उज्ज्वल नहीं है, बल्कि बनावट का है।
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हाप्टिक उपकरणों को तीन मुख्य प्रकारों में बांटा जा सकता है: आभारी, पहनने योग्य और छूने योग्य। समझदारी के लिए, जॉयस्टिक को सोचें। एक स्पष्ट अनुप्रयोग रोबोट के संचालन में है, ताकि एक ऑपरेटर महसूस कर सके कि रोबोट कितना प्रतिरोध कर रहा है।
सर्जिकल रोबोट लें, जो डॉक्टरों को दुनिया के दूसरी ओर से काम करने की अनुमति देता है, या बहुत छोटे या रिक्त स्थान में अपने हाथों के लिए बहुत तंग करने वाले उपकरणों में हेरफेर करने की अनुमति देता है। कई अध्ययनों से पता चला है कि इन रोबोटों के नियंत्रण में हैप्टिक फीडबैक जोड़ने से सटीकता बढ़ जाती है और ऊतक क्षति और संचालन समय कम हो जाता है। हेप्टिक प्रतिक्रिया के साथ ओन्स भी डॉक्टरों को उन रोगियों पर प्रशिक्षण देने की अनुमति देता है जो वास्तविक कटिंग और सिटिंग की भावना प्राप्त करते हुए केवल आभासी वास्तविकता में मौजूद हैं। Culbertson के छात्रों में से एक वर्तमान में दंत सिमुलेटर विकसित कर रहा है ताकि एक दंत चिकित्सक छात्र की पहली गलत ड्रिलिंग वास्तविक दाँत पर न हो।
इंजीनियर संभावित अनुप्रयोगों की एक श्रृंखला के साथ वीडियो गेम, रोबोटिक नियंत्रण और अधिक के लिए यथार्थवादी स्पर्श संवेदनाओं को व्यक्त करने के लिए सिस्टम का निर्माण कर रहे हैं। (जानने योग्य पत्रिका के सौजन्य से) आपके कमांड के तहत रोबोट क्या कर रहा है, इसके लिए यह महसूस करना कि बमों को डिफ्यूज करने या टूटी हुई इमारतों से लोगों को निकालने में भी मदद मिलेगी। या एक स्पेसवॉक के लिए मुकदमा किए बिना एक उपग्रह की मरम्मत के लिए। यहां तक कि डिज्नी ने सुरक्षित मानव-रोबोट इंटरैक्शन के लिए, हेप्टिक टेलीप्रेज़ेंस रोबोट में देखा है। उन्होंने एक ऐसी प्रणाली विकसित की जिसमें न्युमेटिक ट्यूब हैं जो मानव के रोबोटिक आर्म्स को एक मानव के लिए हथियारों के दर्पण सेट से जोड़ते हैं। व्यक्ति दर्पण बॉट को हेरफेर कर सकता है, जिससे पहले बॉट को गुब्बारा पकड़ सकता है, एक अंडा उठा सकता है या गाल पर एक बच्चे को थपथपा सकता है।
एक छोटे पैमाने पर, स्विस फेडरल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में लॉज़ेन (ईपीएफएल) में रोबोटिक जेमी पाइक की प्रयोगशाला ने एक पोर्टेबल हैप्टिक इंटरफ़ेस विकसित किया है जिसे फोल्डेव कहा जाता है। स्क्वायर ड्रिंक कोस्टर के आकार और आकार के बारे में उपकरणों में तीन हिंग वाले हथियार होते हैं जो बीच में मिलते हैं। (स्टेफानो मिंटचेव, लैब में एक पोस्टडॉक, उन्हें "मिनीटेरियलाइज्ड ओरिगेमी रोबोट्स" कहता है।) एक छोटा प्लास्टिक हैंडल शीर्ष पर अटक सकता है जहां हथियार मिलते हैं, एक जॉयस्टिक बनाते हैं जो तीन आयामों में कार्य करता है - और हथियार वापस देने के लिए। उपयोगकर्ता उन वस्तुओं का बोध करता है, जिनके खिलाफ वे जोर दे रहे हैं। डेमो में, टीम ने उपकरणों का उपयोग एक एरियल ड्रोन को नियंत्रित करने, आभासी वस्तुओं को निचोड़ने और आभासी मानव शरीर रचना के आकार को महसूस करने के लिए किया है।
उदाहरण के लिए, जो असंभव लग सकता है, उसे समझने में कुछ चुनौतियाँ हैं - कैसे आप वजन रहित डिजिटल वस्तुओं को हथियाने और उठाने के दौरान वजन की भावना प्रदान करते हैं? लेकिन तंत्रिका विज्ञान का अध्ययन करके, इंजीनियरों ने कुछ वर्कअराउंड खोजने में कामयाबी हासिल की है। Culbertson और सहयोगियों ने गुरुत्व समस्या के लिए Grabity नामक एक उपकरण विकसित किया। यह एक तरह का वायस है जो एक आभासी वस्तुओं को लेने के लिए पकड़ता है और निचोड़ता है। बस कुछ तरीकों से कंपन करके, यह वजन और जड़ता का भ्रम पैदा कर सकता है।
लेकिन नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी के मैकेनिकल इंजीनियर एड कोलगेट कहते हैं, '' दिमाग को केवल इतना ही आगे बढ़ाना मूर्खतापूर्ण है। कभी-कभी हैप्टिक भ्रम को तोड़ना आसान होता है। उनके दिमाग में, लंबे समय तक इंजीनियरों को वास्तविक दुनिया के भौतिकी - वजन और सभी - को यथासंभव ईमानदारी से फिर से बनाने की आवश्यकता होगी। "यह वास्तव में एक कठिन समस्या है।"
ग्रैसिटी (नीचे) नामक ग्रैस्पेबल हैप्टिक डिवाइस आभासी वस्तुओं को संभालने के लिए वजन और जड़ता का भ्रम प्रदान करता है। यहाँ यह एक ब्लॉक (टॉप) की भावना की नकल करता है। (स्टैनफोर्ड शेप लैब के सौजन्य से) समझदार डिवाइस अक्सर काइनेस्टिक संवेदनाओं का लाभ उठाते हैं: न केवल हमारी त्वचा में, बल्कि हमारी मांसपेशियों, tendons और जोड़ों में भी आंदोलन की स्थिति, स्थिति और बल की मध्यस्थता। दूसरी ओर, पहनने योग्य उपकरण, आमतौर पर स्पर्श संवेदनाओं पर निर्भर करते हैं - दबाव, घर्षण या तापमान - त्वचा में नसों द्वारा मध्यस्थता।
विभिन्न प्रायोगिक उपकरणों को उंगली पर पहना जाता है, उंगली पैड के खिलाफ विभिन्न डिग्री बल के साथ दबाया जाता है क्योंकि एक आभासी वास्तविकता में वस्तुओं को छूता है। लेकिन हाल ही में एक डिवाइस उंगली पैड को कवर किए बिना एक ही तरह की प्रतिक्रिया प्रदान करता है। इसके बजाय, यह पहना जाता है जहां कोई एक अंगूठी पहन सकता है और इसमें मोटर होते हैं जो त्वचा के नीचे खिंचाव करते हैं। यह अभी भी "आभासी" लोगों को महसूस करते हुए उंगलियों को वास्तविक दुनिया की वस्तुओं के साथ बातचीत करने के लिए स्वतंत्र रखता है - खेल और गंभीर अनुप्रयोगों दोनों के लिए एक उपयोगी सुविधा।
एक परीक्षण में, एक व्यक्ति चाक का एक वास्तविक टुकड़ा पकड़ सकता है और दबाव महसूस कर सकता है जैसा कि उन्होंने एक हैप्टिक भ्रम के आधार पर एक आभासी चॉकबोर्ड पर "लिखा" था: जैसा कि उन्होंने एक साथ चाक को बोर्ड से संपर्क करते हुए देखा और उनकी त्वचा को फैला हुआ महसूस किया, उन्हें बेवकूफ बनाया गया था उनकी उंगलियों में दबाव महसूस करना।
अधिक सामान्यतः, पहनने योग्य हैप्टिक डिवाइस कंपन के माध्यम से संवाद करते हैं। उदाहरण के लिए, Culbertson की प्रयोगशाला एक कलाईबंद पर काम कर रही है, जो पहनने वाले को उस दिशा में कंपन करके निर्देशित करता है, जिसे उसे मुड़ने की आवश्यकता है। और निनेंसेंसरी, स्टैनफोर्ड न्यूरोसाइंटिस्ट डेविड ईगलमैन द्वारा स्थापित एक कंपनी है, जो 32 वाइब्रेटरी मोटर्स के साथ एक बनियान विकसित कर रही है, जिसे एचबीओ की विज्ञान-फाई श्रृंखला वेस्टवर्ल्ड के एक एपिसोड में दिखाया गया था, जहां इसने शत्रुओं से संपर्क करने की दिशा को पहचानने में मदद की।
बनियान के पहले वास्तविक अनुप्रयोगों में से एक ध्वनि को स्पर्श संवेदना में तब्दील करना होगा, जो बोली जाने वाली भाषा को गहरा या पूर्ण सुनवाई हानि वाले लोगों के लिए अधिक बुद्धिमान बना देगा। ईगलमैन दृष्टिहीन लोगों के लिए कंपन दुनिया में पहलुओं के अनुवाद पर काम कर रहा है। अन्य प्रयासों में बाज़ार और पर्यावरण संबंधी डेटा जैसी अधिक सारगर्भित जानकारी शामिल है - एक ग्रिड के बजाय जहाँ यह इंगित किया जाता है कि चीजें स्थानिक हैं, कंपन का एक जटिल पैटर्न एक दर्जन शेयरों की कीमतों का संकेत दे सकता है।
यह छवि एक नरम, लचीली त्वचा जैसी सामग्री के डिजाइन को दिखाती है जो शरीर के अनुरूप होती है, पहनने योग्य हैप्टिक उपकरणों के लिए। सेंसर और एक्चुएटर की परतें सिलिकॉन की परतों से अलग होती हैं। सेंसर लेयर में, लीड जिरकोनेट टाइटनेट (PZT) कंप्यूटर को फीडबैक के लिए विद्युत आवेश का बल देता है। एक्चुएटर परत में छोटे पॉकेट होते हैं जो पहनने वाले को थरथाने वाली प्रतिक्रिया के लिए कई बार हवा से भर सकते हैं। ( रोबोटिक्स और एआई 2016 में हा सोनार एट अल / फ्रंटियर्स से अनुकूलित) वाइब्रेटिंग मोटर भारी हो सकती हैं, इसलिए कुछ लैब अधिक आरामदायक समाधान विकसित कर रहे हैं। ईपीएफएल में पैक की लैब एक नरम वायवीय एक्ट्यूएटर (एसपीए) त्वचा पर काम कर रही है - 2 मिलीमीटर से कम लचीले सिलिकॉन की एक शीट जो कि छोटे एयर पॉकेट के साथ बिंदीदार होती है। उन्हें प्रति सेकंड दर्जनों बार स्वतंत्र रूप से फुलाया और अपवित्र किया जा सकता है और जिससे पिक्सेल - या "कर" के रूप में कार्य किया जा सकता है, स्पर्शशील तत्वों के लिए - सनसनी की एक ग्रिड का निर्माण। वे रेडी प्लेयर वन में सूट की पेशकश या रोबोट या कृत्रिम अंगों की स्थिति पर प्रतिक्रिया की तरह की भावनाएं प्रदान कर सकते हैं। एसपीए त्वचा भी एक नए, संक्षारण प्रतिरोधी धातु मिश्र धातु से बने सेंसर के साथ एम्बेडेड होती है जो उपयोगकर्ता को निचोड़ते समय उसी त्वचा को कंप्यूटर इनपुट के लिए उपयोग करने की अनुमति देता है।
एक भी पतली हैप्टिक फिल्म - आधे मिलीमीटर से कम मोटी - ऑफिंग में भी है, नोवासेंटिस द्वारा बनाई गई है और पॉलीविनाइलिडीन फ्लोराइड प्लास्टिक का एक नया रूप है जो ताकत, लचीलापन और विद्युत जवाबदेही को संतुलित करता है। जब फिल्म को लचीली सामग्री की शीट के एक तरफ स्तरित किया जाता है और एक विद्युत आवेश लगाया जाता है, तो फिल्म त्वचा के खिलाफ दबाव डालते हुए शीट को सिकोड़ती है और उसे फ्लेक्स करती है। नोवासेंटिस अब डिवाइस निर्माताओं को सामग्री प्रदान कर रहा है जो इसे आभासी वास्तविकता और गेमिंग के लिए दस्ताने में डाल रहे हैं।
"आप पानी और रेत और चट्टान के बीच अंतर कर सकते हैं, " कंपनी के मार्केटिंग उपाध्यक्ष श्री पेरूवेम्बा कहते हैं। वीआर डिज़ाइनर अधिक अमूर्त अभ्यावेदन भी बना सकते हैं, जैसे कि खेल की स्थिति के बारे में संवेदना-रहित संदेश। पेरूवेम्बा कहती हैं, '' हम अपनी तकनीक के साथ पूरी भाषा तैयार कर सकते हैं।
कंपन एक और प्रकार के हेप्टिक भ्रम पैदा कर सकते हैं: खींचने की सनसनी। यदि एक उपकरण जो त्वचा की सतह के समानांतर आगे और पीछे हिलता है, एक दिशा में जल्दी से आगे बढ़ता है और धीरे-धीरे दूसरे रास्ते से वापस आता है, तो कई बार ऐसा लगता है कि यह पहली दिशा में त्वचा को चीर रहा है।
जबकि अधिकांश व्रैबल्स स्पर्श संवेदना का उपयोग करते हैं, वे काइनेस्टेटिक सनसनी के मांसपेशी-संयुक्त-कण्डरा इनपुट का भी उपयोग कर सकते हैं। इंजीनियरों ने रोबोट एक्सोस्केलेटन विकसित किया है, जो सेंसर और मोटर्स के साथ शरीर के लिए एक प्रकार का मचान है, जो लकवाग्रस्त लोगों को चलने में मदद कर सकता है, सैनिकों को सुपर ताकत दे सकता है, और लोगों को कुछ दूरी पर रोबोट को नियंत्रित करने में मदद कर सकता है। ईपीएफएल की एक लैब ने फ्लाईजैकेट विकसित किया है, जो एक बाजु के साथ सीधे भुजाओं तक, कमर से पिस्टन द्वारा जुड़ा होता है। यह विशेष रूप से उड़ता नहीं दिखता है, लेकिन यह लोगों को अपनी बाहों को घुमाकर और अपने टॉरोस को घुमाकर हवाई ड्रोन की उड़ान को नियंत्रित करने की अनुमति देता है। जब ड्रोन हवा का झोंका महसूस करता है, तो आप भी करते हैं।
उपकरणों की अंतिम श्रेणी में स्पर्श योग्य इंटरफेस होते हैं, जैसे कि स्मार्टफोन स्क्रीन जो किसी ऐप पर क्लिक करने पर थोड़ी टक्कर देती है। Culbertson का काम सरल धक्कों और भिनभिनाहट से परे है। वह सतहों पर बनावट का अनुकरण करती है, जिसे वह "डेटा-चालित हेटिक्स" कहती है, जो वास्तविक उत्पन्न करने वाले कंपन उत्पन्न करने के लिए जटिल एल्गोरिदम या भौतिकी मॉडल लिखने के बजाय, वह बताती है कि क्या होता है जब विभिन्न कपड़ों या अन्य सामग्रियों को अलग-अलग गति से खींचा जाता है। दबाव। तब उसके पास एक सतह होती है, जब एक पेन को उस पार खींच लिया जाता है। एप्लिकेशन में ऑनलाइन शॉपिंग और वर्चुअल म्यूज़ियम शामिल हो सकते हैं।
एक स्पर्श करने योग्य हैप्टिक डिवाइस उपयोगकर्ता को "महसूस" करने देता है, जो इस बात पर निर्भर करता है कि पेन के माध्यम से कंपन के कौन से पैटर्न प्रसारित होते हैं। कंपन उस गति के आधार पर बदलता है जिसके साथ पेन को स्थानांतरित किया जाता है, या उपयोगकर्ता कितना दबाव डालता है। लक्ष्य वास्तविक रूप से सतहों की खुरदरापन, कठोरता और फिसलन का अनुकरण करना है। (हीदर कुल्बर्टन के सौजन्य से) स्पर्श करने योग्य सतह भी भ्रम के प्रकार की अनुमति देती हैं। उदाहरण के लिए, कुल्बर्टसन कहते हैं, एक बटन पर क्लिक करने की आवाज़ को बजाते हुए एक बटन की तस्वीर को टैप करने पर यह महसूस होता है कि बटन वास्तव में क्लिक कर रहा है। या स्क्रीन को किसी की उंगली के नीचे विकृत करने के लिए दिखाई देने से यह नरम महसूस कर सकता है। लोग दृष्टि, ध्वनि, स्पर्श, स्वाद और गंध को एक साथ बांधकर धारणा का निर्माण करते हैं - और, के रूप में कुल्बर्टसन कहते हैं, "यदि आप अपने इंद्रियों के बीच एक बेमेल हैं तो अपने मस्तिष्क को बेवकूफ बनाना आसान है।"
वीआर के लिए यथार्थवादी haptics हमेशा के लिए भद्दी और महंगी हो सकती है। या प्रौद्योगिकी अंततः तैयार खिलाड़ी को एक बार विचित्र बना सकती है। या तो मामले में, जैसा कि हम बच्चे के कदमों के साथ देख सकते हैं जैसे कि वीडियो गेम नियंत्रकों की व्यापक गड़गड़ाहट और फोन और घड़ियों को लगातार हिलाना, हैप्टिक डिवाइस यहां रहना है, हमारे डिजिटल जीवन में एक नया आयाम जोड़ते हैं।
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