先進的虛擬現(xiàn)實（VR）以其復雜巧妙的圖形和音頻欺騙我們的感官，讓我們對虛擬提示做出本能的反應。VR和增強現(xiàn)實（AR）固然在游戲領域地位卓著，但目前在專業(yè)領域同樣愈發(fā)重要，與觸覺技術相結合時尤為如此。

多種技術相互結合，讓我們不僅可以虛擬地觸摸物體，還可以辨別物體的質地、溫度甚至阻力。這種觸覺反饋在專業(yè)應用中變得愈發(fā)關鍵：例如，外科醫(yī)生在遠程手術過程中需要判斷阻力；技術人員維修衛(wèi)星時需要確?？捎|知的握持力；自動化工程師在使用虛擬控制臺時也需要觸覺確認。

就本質上而言，隨著VR和AR日益成熟，它們提供的細微物理反饋在精密任務中變得至關重要。未來，我們在數(shù)字互動中的觸覺，也會和現(xiàn)實世界中一樣體現(xiàn)出各種細微差別。

觸覺手套、服裝和椅子

開始時得到廣泛采用的觸覺技術是力反饋觸覺手套。許多制造商都提供觸覺手套，這種手套可以通過編程的方式對手指和手部運動施加阻力，讓用戶感受到虛擬物體的大小、密度和重量。它們借助磁性摩擦片來模擬物體的阻力和觸感。有些手套可以提供高達20牛的力，以此模擬2公斤的磚施加在每根手指上的重量。還有一些手套甚至有溫度控制功能，讓用戶能夠感覺到遠處物體的溫度。

觸覺手套必須做到迅速響應和超低延遲。當用戶使用沉浸式技術進行危險工作培訓時，這一點尤為重要，因為這讓他們能夠在沒有高風險的情況下體驗高風險場景。這種低延遲意味著用戶在實時執(zhí)行手勢時可以感受到阻力或其他感覺。

VR和AR頭顯使用加速度計來跟蹤頭部運動，手套也可以借助加速度計、反射計或視頻來跟蹤手部運動。反射計可以通過對兩個（或更多個）紅外發(fā)射器與一個或多個紅外傳感器進行三角測量來感知位置，這些發(fā)射器可以安裝在頭顯、游戲主機或手套里。

筆者自己動手做了一個動作感應手套，它利用適當位置的紅外發(fā)射器向其他地方的傳感器發(fā)送信號。其他動作感應手套可在手套上嵌入傳感器，并通過放置在其他地方的兩個或更多發(fā)射器進行三角測量（圖源：本文作者）

解決了動作、手勢和觸摸的感知，事情還只是做了一半；剩下的另一半就是要讓佩戴者產(chǎn)生身體感覺。為此，業(yè)界已經(jīng)開發(fā)了許多令人興奮的技術，包括磁力（類似于揚聲器紙盆的運動）、振動執(zhí)行器、壓電陣列和微流體。有些系統(tǒng)甚至使用聲波產(chǎn)生力場。

類似地，裝有執(zhí)行器的緊身衣和背心可以讓穿戴者全身都能感受到觸覺刺激。許多公司都在生產(chǎn)主要針對游戲市場的觸覺背心，bHaptics TactSuit X40就是其中一款；顧名思義，這套衣服包含40個振動馬達，可提供身臨其境的感官刺激。

bHaptics TactSuit X40觸覺背心包含40個振動電機感應執(zhí)行器，并提供有線或無線連接

觸覺椅也能提供觸覺體驗。這些椅子主要用于游戲和飛行訓練等應用，可以模擬重力、加速度和湍流。

借助聲波產(chǎn)生觸覺

感官錯覺技術已經(jīng)取得了長足進步，讓用戶能夠感覺自己在動態(tài)數(shù)字環(huán)境中真正觸摸到了物體。值得一提的是，使用超聲波發(fā)射器，聲波力場會產(chǎn)生匯聚在目標上的波陣面，讓用戶感受到觸覺。

例如，Ultraleap Leap Motion Controller 2就是很好的例證，它使用基于視頻的手部跟蹤來進行3D交互。其先進的視頻成像可檢測手部動作和方向。控制器與超聲波換能器陣列配對，將空氣壓力導引到特定位置，使用戶能夠在從點擊按鈕到握球的過程中感受到觸覺。

未來如何發(fā)展？

所有這些當前技術都預示著這樣一個未來：我們的數(shù)字體驗跨越了所有感官，融合了物理世界和數(shù)字世界。在不久的將來，觸覺技術將通過以下一些潛在的方式，與其他感官反饋系統(tǒng)相結合：

醫(yī)療康復與訓練

觸覺技術可以變革身體康復實踐。配備觸覺反饋的設備可以引導患者完成精確的運動模式。例如，對于重新學習手臂運動的患者，當患者偏離正確的姿勢時，觸覺設備可以提供阻力或振動提示，使治療師即使在幾英里外也能數(shù)字化地“感覺”并調(diào)整患者的動作。

房地產(chǎn)與建筑

觸覺技術也可以改變房產(chǎn)參觀和建筑展示的方式，讓它們不只是3D模型和虛擬演示。觸覺技術可以模擬各種材料的觸感，如木地板的紋理或地毯的柔軟，從而為數(shù)字游覽提供觸覺層，幫助客戶在沒有實物的情況下與空間或設計建立聯(lián)系。

藝術與數(shù)字創(chuàng)作

數(shù)字領域的藝術將獲得有形的維度。通過觸覺工具，藝術家可以在虛擬空間中體驗他們正在制作的材料的感覺，無論是粘土的可塑性還是石頭的硬度。這種觸感界面可以豐富創(chuàng)作過程，讓數(shù)字藝術像傳統(tǒng)方法一樣自然。

教育

即使在數(shù)字教室，觸覺技術也可以讓學生體驗親自上手學習的樂趣。學生將能夠感受到各種研究（從歷史文物的表面到分子的復雜結構）的虛擬對象。這種額外的觸覺層可以促進更好的理解和參與。

游戲和娛樂

游戲世界將更加身臨其境，甚至遠超當下。配備觸覺服裝或控制器的玩家不僅可以看到或聽到他們的虛擬環(huán)境，還可以感受到它們。無論是外星星球的質感，還是中世紀戰(zhàn)爭游戲中的箭帶來的沖擊力，觸覺技術都會讓游戲世界變得生動起來。

人際關系

通過觸覺界面，人際交往中的距離可能會變得不那么遙遠?？纱┐髟O備可以模擬實時的身體感覺，將簡單的視頻通話變成虛擬的握手會話。通過觸覺反饋，輕輕擠壓一端就可以讓另一端感受到安慰，從而縮小了千里之外的情感鴻溝。

在所有這些領域中，觸覺作為數(shù)字和實物之間的橋梁，加強了虛擬交互的真實感。隨著我們的進步，觸覺與視覺和聽覺反饋的復雜融合將重新定義我們的體驗，讓現(xiàn)實與虛擬更加緊密融合。

結語

觸覺技術在提升人類能力、保護工人遠離危險環(huán)境、提供系統(tǒng)遠程控制、實現(xiàn)遠程就醫(yī)流程等方面可以發(fā)揮關鍵作用。微妙的觸覺對于判斷某人何時使用了足夠的力量或過度的力量至關重要。這就是優(yōu)質、準確的觸覺技術可以發(fā)揮作用的地方。

我們期待看到觸覺技術在軍事、醫(yī)療、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天、工廠環(huán)境以及游戲和其他行業(yè)的發(fā)展和應用。我們正處于一場新技術革命的初始階段。