虛擬現(xiàn)實(shí)賦予了人們新奇的體驗(yàn)，雖然視聽的真實(shí)震撼令人身臨其境，但它仍然是一個(gè)缺少觸感的世界。令人欲罷不能的“擼貓”讓多少大好青年心甘情愿的淪為鏟屎官，很大程度上就是因?yàn)檫@團(tuán)毛茸茸帶來的讓人身心愉悅的絕妙觸感。為了將高度逼真的虛擬世界賦予“觸”手可及的感覺，研究人員一直在努力著。

最近微軟就推出了一支可以打破次元壁，從現(xiàn)實(shí)抓住虛擬的“爪子”，被David Parisi教授稱為“不可思議而又前途無量的果實(shí)”

其實(shí)在CLAW之前就已經(jīng)有了幾種增強(qiáng)虛擬觸覺的解決方案，例如外骨骼觸覺裝置與指尖觸覺模式，這些在我們之前的文章中有過一些介紹。

外骨骼手套可以將各種力反饋到每一個(gè)指尖，讓整只手好像實(shí)實(shí)在在的抓住了虛擬物體，然而手套穿戴的麻煩和成本的高昂限制了它的商業(yè)用途。指尖觸覺設(shè)備比外骨骼輕巧并可以呈現(xiàn)各種觸感，但因?yàn)槿鄙?a href="http://www.makelele.cn/v/tag/1472/" target="_blank">機(jī)械連接，因此無法對手指產(chǎn)生阻力來模擬抓握的手感。

CLAW則將這二者進(jìn)行了完美的融合，而且不同的是，CLAW僅將受力反饋到食指而不是整個(gè)手掌上，這大大降低了長時(shí)間使用設(shè)備后的手部疲勞

爪子結(jié)構(gòu)

不同于其他套在整只手上的觸覺設(shè)備，CLAW是手持式的，用戶可以用中指、環(huán)指、小指抓住把手來固定claw。拇指可以放在控制器左側(cè)的拇指感應(yīng)區(qū)域或者干脆也握在手柄上（這關(guān)系到CLAW觸摸模式的更改）。

CLAW具有用于檢測拇指位置的傳感器以及多個(gè)輸入按鈕。在“爪子”的五指中，最重要的當(dāng)屬食指。用戶將食指放入機(jī)械臂末端的開口處，食指指尖下方是音圈致動器（VCA）模擬物體表面的紋理質(zhì)感，例如當(dāng)手拂過VR中的木頭時(shí)，手指仿佛真真切切的摸到了木頭表面的紋路。緊靠食指上方的力傳感器感測食指觸摸、抓握、觸發(fā)的力道大小，被包裹住的食指變成了人與虛擬交互的窗口。力傳感器上額外的旋轉(zhuǎn)鉸鏈成全了CLAW如扣動扳機(jī)般的觸發(fā)機(jī)制。

手柄底部安裝的HTC Vive追蹤器，可以在VR場景中實(shí)現(xiàn)6自由度IMU的追蹤。最后，以上部件數(shù)據(jù)分析得到的運(yùn)動學(xué)反饋即力的感覺、致動以及位移都是通過長度可調(diào)的旋轉(zhuǎn)臂（下方CLAW觸覺模式圖綠色部分）來實(shí)現(xiàn)，在抓握和觸摸虛擬物體時(shí)對食指施加阻力，讓使用者感受到虛擬物體的輪廓或是擠壓松軟的東西的手感，不至于在VR場景中發(fā)生手與物體重疊在一起的BUG。

爪子的觸覺模式

觸摸模式（左上）：當(dāng)用戶收起拇指休息時(shí)，控制器處于默認(rèn)的“觸摸模式”

抓取模式（右上）：當(dāng)拇指接近紅色傳感器與食指對齊時(shí)，控制器轉(zhuǎn)換到“抓取模式”

射擊模式（中下）：當(dāng)用戶抓住“槍”時(shí)，旋轉(zhuǎn)臂（綠色）會自動旋轉(zhuǎn)到位，變形為槍支形態(tài)，手指模塊（粉紅色）即為扳機(jī)，對于FPS玩家真是貼心之舉。

有了這么齊全的反饋設(shè)施，那么CLAW究竟是怎么精確抓住那些虛擬物體的呢？

握住CLAW的指尖可以發(fā)出綠色光線，當(dāng)然這束光線用戶是看不見的，通過檢查食指、拇指指尖發(fā)出的光線與虛擬物體是否相交來判斷。如果這兩條光線都與一個(gè)小公差緩沖區(qū)（1厘米）內(nèi)的相同物體相交，那么我們的“爪子”就成功抓到了虛擬物體。抓住物體后，通過CLAW進(jìn)行剛度渲染。我們的觸覺在控制器上會呈現(xiàn)類似的彈簧行為，因此我們可以模擬不同的材料（木材、金屬）或軟物體（黏土、橡膠球、海綿）。在閉環(huán)力控制系統(tǒng)下，CLAW能夠產(chǎn)生高達(dá)30N的抓力和高達(dá)10N /度（5.73N / mm）的剛度。

限制和未來

適用于VR場景的CLAW，同樣可以輕松地用于AR，手持式無線CLAW將允許用戶同真實(shí)世界中的虛擬對象交互。但是想要達(dá)到這種運(yùn)用程度還需要進(jìn)行一些改進(jìn)。例如CLAW尚未配備無線功能，外接線路束縛住了在VR中探索的自由。而且目前的CLAW只有右手版本，若能用兩個(gè)CLAW模擬雙手在VR世界中探索相信會更有趣。

總而言之，虛擬與現(xiàn)實(shí)世界之間的距離正在縮小，CLAW使得虛擬世界不光可以看得見，還可以摸得著，虛擬現(xiàn)實(shí)不再“觸”不可及。