قفاز خفيف الوزن يُمكِّن مرتديه من اللمس والتلاعب بعينات افتراضية

يسعى المهندسون ومطوِّرو البرمجيات في جميع أنحاء العالم إلى إنشاء تقنية تُتيح للمستخدمين لمس الأشياء الافتراضية وفهمها والتعامل معها، في حين يشعرون في الواقع أنَّهم يلامسون شيئًا ما في العالم الحقيقي.

خطا العلماء في مدرسة لوزان الاتحادية للفنون التطبيقية (EPFL) وبالتعاون مع معهد التكنولوجيا الفدرالي السويسري في زيورخ (ETH Zurich) خطوةً كبرى نحو تحقيق هذا الهدف عن طريق القفَّاز الجديد الذي لا يمتاز بخفة الوزن فقط (أقل من 8 جرام لكل إصبع)؛ ولكنَّه يقدِّم أيضًا أداءً واقعيًّا للغاية. يوِّلد القفاز ما يصل إلى 40 نيوتن من القوة القابضة على كلِّ إصبع مع استهلاك 200 فولت فقط مع بضعة ميلي واط من الطاقة، إضافةً إلى ذلك؛ لديه قدرةٌ على العمل بواسطة بطارية صغيرة جدًّا، ويترجم ذلك إلى جانب حجم القفاز المنخفض (الذي لا يزيد سمكه عن 2 مم) إلى مستوى غير مسبوق من الدقة وحرية الحركة.

إذ يقول هيربرت شيا(Herbert Shea)؛ رئيس مختبر محولات الطاقة الليزرية (LMTS) في EPFL: "أردنا تطوير جهاز خفيف الوزن، بحيث يختلف عن قفازات الواقع الافتراضي الحالية، ولا يتطلَّب هيكلًا خارجيًّا ضخمًا أو مضخاتٍ أو كبلات سميكةٍ للغاية".

اختُبر القفاز المسمَّى DextrES بنجاح على متطوعين في زيوريخ (Zurich)، وقُدّم في الندوة ACM عن برمجيات وتقنيات واجهة المستخدم (UIST).

حقوق الصورة: École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL)

مكوّنات هذا القفاز الجديد:

يتكوَّن DextrES من النايلون مع شرائط معدنية مرنة رقيقة تعمل على الأصابع، إذ تُفصَل الشرائط بواسطة عازل رقيق عندما تتلامس أصابع المستخدم مع عينة افتراضية، وتُطبِّق وحدة التحكم فرق الجهد بين الشرائط المعدنية؛ ممَّا يجعلها تلتصق بعضها ببعض عن طريق جاذبية إلكتروستاتيكية، وينتج هذا قوة كبح تمنع حركة الإصبع أو الإبهام، وبمجرد إزالة فرق الجهد؛ تنزلق الشرائط المعدنية بسلاسة، ومن ثمَّ يمكن للمستخدِم تحريك أصابعه مرَّة أخرى بحرية.

حقوق الصورة: École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL)

آلية خداع دماغ المستخدم:

في الوقت الحالي؛ يعمل القفاز بكابل كهربائي رقيقٍ للغاية، ولكن بفضل الجهد المنخفض والطاقة المطلوبة؛ يمكن استخدام بطارية صغيرة جدًّا بدلًا منه.

إذ يقول البروفيسور شيا (Shea):
"إن متطلبات الطاقة المنخفضة للنظام ترجع إلى حقيقة أنَّ القفاز لا يُنشئ حركة؛ بل يحجبها".

ويحتاج الباحثون إلى إجراء اختبارات لمعرفة مدى قربهم من محاكاة الظروف الحقيقية لمنح المستخدمين تجربة واقعية.

إذ يقول أوتمار هيليجز(Otmar Hilliges)؛ رئيس مختبر التقنيات التفاعلية المتقدمة في ETH Zurchi:

"إنَّ النظام الحسيَّ البشري متطوِّر ومعقَّدٌ للغاية، فلدينا عديدٌ من الأنواع المختلفة من المستقبلات بكثافة عاليةٍ جدًّا في مفاصل أصابعنا ومتضمِّنة في الجلد، ونتيجة لذلك؛ فإنَّ تقديم عينات واقعية عند التفاعل مع الكائنات الافتراضية يمثِّل مشكلة صعبةً للغاية ولا تُحل في الوقت الحالي؛ إذ إن عملنا يأتي بخطوة واحدة في هذا الاتجاه مع التركيز على ردود الفعل الحركية خاصة".

قفاز جاء نتيجة تعاون مثمر!
في هذا المشروع البحثي المشترك؛ طُوِّرت الأجهزة من قبل EPFL في حرم Microcity التابع لها في Neuchâtle، وأُنشِئ نظام الواقع الافتراضي من قبل ETH Zurich التي اختبرت المستخدم.

وفيما يتعلق بمشروع الشراكة هذا؛ قال هيليجز (Hilliges) :

"إن شراكتنا مع مختبر EPFL جيدةٌ جدًّا؛ إنَّها تتيح لنا معالجة بعض التحديات الطويلة الأمد في الواقع الافتراضي بوتيرة وعمقٍ لم يكن بالإمكان تحقيقه".

ويخطِّط الباحثون لتوسيع نطاق الجهاز وتطبيقه على أجزاء أخرى من جسم الإنسان باستخدام النسيج الموصَّل.

إذ يقول البروفيسور شيا (Shea):

"ستكون الخطوة التالية هي رفع مستوى الجهاز وتطبيقه على أجزاء أخرى من الجسم باستخدام نسيج موصل؛ فاللاعبون هم الآن من أكبر التطبيقات، ولكن هناك عديدٌ من التطبيقات المحتملة الأخرى - خاصة في مجال الرعاية الصحية؛ مثل جراحي التدريب، ويمكن تطبيق التكنولوجيا في الواقع المعزَّز أيضًا".

يمنحك الواقع المعزز معلوماتٍ عن الأشياء في مجال الرؤيا إذا أشرت إلى هاتفك الذكي، فعلى سبيل المثال في الشارع الذي أمامك؛ ستُخبرك الشاشة بالمقاهي والمطاعم والأطباء وأطباء الأسنان وما إلى ذلك.

شرحٌ للصورة:
هي آلية ردود فعل لمرونة الشكل للتلاعب الدقيق في العينات في الواقع المعزز والواقع الافتراضي DextrES
أ) في هذة الحالة؛ يوفر ردود فعل حركية عن طريق مكابح إلكهروستاتيكية، ومشغلات كهرضغطية عن ردود الفعل الجلدية.
ب) تظهر تجريبيًّا أن DextrES يحسن دقَّة التلاعب بعينات افتراضية في الواقع الافتراضي.
ج) عدد من أنواع مختلفة من القبضات، وضع كل يدٍ مختلفة.

رابط الفيديو:


المصادر : 

1- هنا

2- هنا

3- هنا

4- Pdf ،“DextrES: Wearable Haptic Feedback for Grasping in VR
via a Thin Form-Factor Electrostatic Brake” ، Ronan Hinchet1، Velko Vechev 2، Herbert Shea1، Otmar Hilliges2،1EPFL، 2ETH Zurich