DualPanto是一款盲人用戶在虛擬世界行動(dòng)時(shí)的觸覺(jué)反饋設(shè)備

DualPanto是一款允許盲人用戶在虛擬世界行動(dòng)時(shí)跟蹤移動(dòng)對(duì)象的觸覺(jué)反饋設(shè)備。

如上圖所示，設(shè)備包含兩個(gè)手柄。對(duì)于與DaulPanto的交互，用戶需要用一只手主動(dòng)移動(dòng)me handle手柄，并用另一只手被動(dòng)地握住it handle手柄。DualPanto應(yīng)用程序通常使用me handle來(lái)表示用戶的虛擬角色，并使用it handle來(lái)表示其他移動(dòng)實(shí)體，比如說(shuō)足球比賽中的對(duì)手。

1. 與DualPanto的交互

me handle：如上圖所示，DualPanto的應(yīng)用程序通常使用me handle來(lái)表示用戶的虛擬角色。

（a）用戶通過(guò)移動(dòng)me handle來(lái)進(jìn)行移動(dòng)和探索虛擬環(huán)境。設(shè)備采用直接1：1映射，類似于觸摸屏的映射。當(dāng)用戶將手柄放回物理世界中的相同位置時(shí)，虛擬角色將返回至虛擬世界中的相同位置。

（b）旋鈕本身允許用戶旋轉(zhuǎn)虛擬角色。手柄的尖端表示虛擬角色的面向。

（c）當(dāng)用戶推動(dòng)墻壁時(shí)，me handel將提供力反饋?zhàn)枇Α?/p>

（d）me handle播放后退觸覺(jué)圖標(biāo)，例如，當(dāng)玩家被炮彈擊中時(shí)的短暫擊退力。

it handle：如上圖所示，DualPanto應(yīng)用程序采用it handle來(lái)渲染一個(gè)特定的移動(dòng)對(duì)戲那個(gè)，比如說(shuō)第一人稱射擊游戲中的對(duì)手。

（a）如果it handle所代表的對(duì)象移動(dòng)，手柄同樣會(huì)移動(dòng)。手柄僅由裝置致動(dòng)，也就是說(shuō)它將阻止用戶移動(dòng)手柄。通過(guò)允許手柄引導(dǎo)用戶的手部，用戶可以跟蹤相關(guān)聯(lián)的對(duì)象。例如，感覺(jué)對(duì)手如何移動(dòng)，并知覺(jué)對(duì)方相對(duì)于本人虛擬角色的當(dāng)前位置。

（b）同時(shí)，致動(dòng)旋鈕將向用戶傳達(dá)對(duì)象的的面向。it handle同時(shí)可以顯示觸覺(jué)圖標(biāo)，例如當(dāng)對(duì)手被擊中時(shí)的脈沖。

2. 應(yīng)用程序

《Shooter》是第一人稱生存射擊游戲。在這款內(nèi)容中，玩家必須迎戰(zhàn)一系列不斷逼近的僵尸兔子，同時(shí)避免它們的觸碰。

3. 實(shí)施

3.1 集電弓

DualPanto實(shí)施了觸覺(jué)集電弓設(shè)計(jì)。選擇這一設(shè)計(jì)的原因在于，它是一個(gè)平面，因此適用于沒(méi)有碰撞的單個(gè)注冊(cè)工作空間。兩個(gè)集電弓獨(dú)立運(yùn)作，與兩個(gè)集電弓控制單個(gè)末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)。研發(fā)團(tuán)隊(duì)的實(shí)施是基于開(kāi)源的Haply平臺(tái)。

兩個(gè)集電弓單獨(dú)安裝在3D打印的三腳架上。開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)對(duì)三腳架的腳管進(jìn)行了加重以提高穩(wěn)定性。連桿由3毫米的激光切割鋁制成，其剛性足以避免偏斜。這樣可以保持兩個(gè)手柄之間的垂直距離。

3.2 手柄

me handle和it handle安裝在集電弓的臂上。me handle包含一個(gè)小型電機(jī)（Pololu，6V），齒輪比為10：1，可輕松反向驅(qū)動(dòng)，方便用戶輸入。it handle的齒輪比則達(dá)到75：1，可為系統(tǒng)輸出提供足夠的作用力。

為了表示方向，每個(gè)DualPanto手柄都安裝了一個(gè)3D打印的不對(duì)稱尖端。在嘗試了幾種設(shè)計(jì)之后，“扁平淚珠”設(shè)計(jì)（8×10×15毫米）表現(xiàn)最佳，因?yàn)橛檬持负湍粗笂A持可以隨時(shí)清楚地知覺(jué)其方向。

4. 用戶研究

開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一項(xiàng)研究，旨在探討DualPanto是否能幫助盲人用戶在空間虛擬環(huán)境中進(jìn)行交互。被試進(jìn)行了1v1的足球比賽，并報(bào)告了他們的經(jīng)歷。他們招共募了六名存在視力障礙的被試（年齡14-45歲，包括1名女性）。在被試的自我報(bào)告，視力水平介于完全失明和16%單眼失明率之間。被試與受過(guò)訓(xùn)練的球員（其中一名研究人員）進(jìn)行一場(chǎng)或多場(chǎng)比賽，持續(xù)3-10分鐘，然后在面談中提供反饋。

4.1 DualPanto可以實(shí)現(xiàn)對(duì)游戲狀態(tài)的空間感知

DualPanto支持對(duì)移動(dòng)對(duì)象的持續(xù)交互。所有六名被試都能跟蹤對(duì)手并回應(yīng)其位置，要么在練習(xí)期間傳球他們（被試2-6），要么在比賽期間避開(kāi)他們射門(mén)（被試1，2，4-6）。被試可以知曉對(duì)手在整個(gè)場(chǎng)地的行動(dòng)。當(dāng)受過(guò)訓(xùn)練的球員得分時(shí)，被試3回應(yīng)說(shuō)，“我失分了”；當(dāng)受過(guò)訓(xùn)練的球員射中烏龍球時(shí)，被試5回答說(shuō)：“我們得分了吧？”

4.2 多人體驗(yàn)

被試對(duì)多人游戲體驗(yàn)的前景感到驚訝和興奮：“我玩得很開(kāi)心”（被試3）；“啊，很酷，有2名玩家”（被試4）。被試同時(shí)要求更多的多人游戲功能：“擁有超過(guò)2名玩家將會(huì)非常有趣”（被試3）。

4.3 作為交互式音頻-觸覺(jué)游戲主機(jī)

音頻提供了情景：“我十分喜歡…你可以立即聽(tīng)到聲音這一點(diǎn)，我真的很喜歡這一點(diǎn)”（被試2）。更多的音效可以改善體驗(yàn)：“如果添加更音效，體驗(yàn)可能會(huì)更好”（被試1），這暗示來(lái)自人群的歡呼和喘息，以及盲人足球的聲音效果。

觸覺(jué)反饋補(bǔ)充了音頻提供的情景，并可以改善交互性。被試認(rèn)為這種組合可以適用于不同的游戲：“你可以通過(guò)力反饋來(lái)探索關(guān)卡，并用it handle來(lái)展示下一個(gè)敵人。故事與音頻相關(guān)，所以是的，我可以想象這適用于角色扮演游戲”（被試3）。

4.4 總結(jié)

DualPanto這款觸覺(jué)設(shè)備可以支持盲人用戶與包含實(shí)時(shí)移動(dòng)對(duì)象的虛擬環(huán)境進(jìn)行交互，就像體育或射擊游戲一樣。其關(guān)鍵特征在于，兩個(gè)觸覺(jué)輸入/輸出手柄在空間上相互配準(zhǔn)，使得盲人玩家能夠?qū)Ш剑?，躲閃和瞄準(zhǔn)。在用戶研究中，盲人被試十分享受多人足球比賽時(shí)，評(píng)價(jià)達(dá)到6.5/7。