استفاده از تحریک الکتریکی عضلات برای شبیه سازی برخورد با موانع در واقعیت مجازی

تیمی از محققان انستیتو هاسو پلتنر موفق به طراحی سیستم لمسی بازخوردی جدیدی شده اند که با استفاده از تحریک الکتریکی عضلات، تعامل با اشیای سخت یا حتی برداشتن اشیای سنگین در بستر واقعیت مجازی را شبیه سازی می کند. این سیستم جدید، برای نخستین بار در کنفرانس CHI'17 در دنور پیش روی بازدیدکنندگان قرار گرفت.

به این منظور، محققان از سیستم تحریک الکتریکی هشت کاناله عضلات با استانداردهای سازگار با آنچه در حوزه پزشکی شاهد هستیم، استفاده کردند و این ترکیب سخت افزاری را در یک کوله پشتی جا دادند. کنترل این سیستم توسط یک شبیه ساز واقعیت مجازی و از طریق درگاه یو اس بی انجام  می گیرد تا در نهایت، نتیجه به هدست واقعیت مجازی Gear VR سامسونگ، سیستم رهگیری حرکتی روی سر کاربر و سیستم تشخیص جابه جایی منتقل شود. لوپز معتقد است این پتانسیل وجود دارد تا با استفاده از سخت افزار بسیار محدود، این طرح را به مرحله اجرا درآورد.

الکترودهای متصل به ساعد و دوسر بازوی کاربر، در زمان لمس جسم سخت نظیر دیوار یا برداشتن یک شیء سنگین در محیط واقعیت مجازی، به طور خودکار شوک الکتریکی ملایمی صادر می کنند. به این ترتیب، کاربر به طور کامل بازخورد برخورد با جسم سخت یا برداشتن شیء سنگین را احساس خواهد کرد.

این تیم تحقیقاتی مدت زمان زیادی صرف کرده است تا به شبیه سازی کاملاً واقع گرایانه دست پیدا کند. در ابتدای امر، جریان الکتریکی متناسب با نیروی ایجادشده در محیط واقعیت مجازی، به عضلات دست کاربر ارسال می شد. این جریان، متناسب با نیرویی بود که مانع از عبور کاربر از دیوار می شد؛ اما مشکلی که در اینجا وجود داشت، عملکرد مغناطیسی این جریان بود که باعث می شد دست کاربر بر اثر دریافت ناگهانی جریان الکتریکی به سمت عقب کشیده شود. حال آنکه حرکت یادشده از واقعیت به دور است. به بیان دیگر وقتی دست شما به دیوار برخورد می کند، شما دست خود را به طور ناگهانی به عقب نمی کشید.

در نهایت امر، دو گزینه منطقی پیش روی محققان قرار گرفت؛ در قالب گزینه اول، شدت سیستم تحریک الکتریکی عضلات یا همان EMS تا حد مشخصی محدود شد. این امر به کاربر حاضر در دنیای واقعیت مجازی امکان می داد که دست خود را تا عمق ۱۰سانتی متری در اشیای شبیه سازی شده نرم مانند فوم فرو ببرد. در حالت دوم، از پالس بسیار ضعیفی استفاده شد که باعث می شود دست کاربر به  آرامی به عقب برگردد و مانع از فرورفتن دست در اشیای سخت شود. در نظر داشته باشید که این شوک ها آنقدر شدت ندارند که به کاربر آسیبی وارد کنند.

این راهکار، ساختار جدیدی نیست و سال ها از این روش در فیزیوتراپی یا شبیه سازی تمرینات بدنی نیز استفاده می شود. حتی شرکت هایی هستند که قصد دارند این راهکار را به طور جامع برای مقاصد سرگرمی و تفریحی استفاده کنند. از جمله این شرکت ها، Teslasuit است که در حال حاضر هم از سیستم تحریک الکتریکی عضلات استفاده می کند. لوپز معتقد است این تکنولوژی باید به سطح استفاده فراگیر برسد تا در محصولات دیگر نیز ادغام شود. او گام بعدی تحقیقات در این زمینه را تعامل با نیروهای شدیدتر و دریافت بازخوردهای فیزیکی قوی تر عنوان کرده است.