PIVOT的关键是门铰链体制和触感摇杆

如果你试着伸出手从苹果树上取下一颗苹果时，你能得到 一系列不一样的认知感受，如抱握iPhone时的强度，拽拉iPhone时的树技摩擦阻力，取下iPhone后手掌心承担的iPhone净重，及其手指尖碰触iPhone时的光洁圆滑这些。

微软公司研究所近些年在控制板层面获得了平稳的进度，而精英团队一直着眼于完成一种可以搭配头显真实视觉效果的触感意见反馈。针对NormalTouch等机器设备，精英团队能够在手指尖仿真模拟虚似目标的表层歪斜层次感与纹路;CLAW能让你一种用手指抓物目标以探寻其顺应性和延展性的觉得;而TORC则产生了贴近于现实世界的灵便度水准。运用上述原形，你能认知虚似苹果皮，挤压成型虚似新鲜水果，而且拿手盘玩挪动。但为了更好地在虚拟器中完成与虚似iPhone的彻底互动，大家务必另外考虑到目标的室内空间动态性。如今，微软公司明确提出了一种全新升级的控制板HapticPIVOT，把力的化学性质送到虚拟现实技术控制板。PIVOT归属于腕戴机器设备，是一种包括触感摇杆的携带式部件，可依据必须在手里往返挪动。

有关毕业论文：HapticPIVOT:On-DemandHandheldsinVR

假如哥白尼必须从一颗从虚似树枝掉下去的虚似iPhone中寻找有关运动定律和引力定律的设计灵感，他将必须一个类似PIVOT的控制板。根据将PIVOT固定不动到手腕子，精英团队能够3D渲染抛接目标的角动量和摩擦阻力。这一切都受牛顿定律的操纵，包含仿真模拟目标抵达手臂时的速率：设备化的触感摇杆在必须时进行，贴近并最后抵达手臂，进而造就从徒手到握着目标的初次触碰觉得，并以传统式手执控制板所没法保证的方法仿真模拟我们与物理学目标的当然互动。由波茨坦高校、微软公司研究所、斯坦福学校和苏黎世联邦政府理工大学构成的精英团队科学研究了PIVOT的特性和限定，并相互编写发布了名叫《HapticPIVOT:On-DemandHandheldsinVR》的毕业论文。此外，上述工作组将在这周举办的2020ACMSymposiumonUserInterfaceSoftwareandTechnology(UIST)交流会详细介绍HapticPIVOT。

PIVOT可以按需出示有关虚似目标的操纵和触感3D渲染。它包含一个根据电动式门铰链进行(左)和取回(右)的触感摇杆。处于被动桡尺门铰链容许当然的手臂歪斜。

1.从物理学到虚似：按需出示

PIVOT的关键是门铰链体制和触感摇杆。触感摇杆归属于能换部件，可以换置为目前的控制板。但在PIVOT的科学研究中，精英团队为原形摇杆配置了一个能够检验目标触碰和释放出来的电容传感器触摸感应器;一个用以出示震动意见反馈的音圈致动器;及其一个用以操纵键入的开启电源开关。触感摇杆根据一个改善的交流伺服电机(驱动器门铰链)工作中，而且能够依据必须释放出来到手掌心，不用的时候收拢以维持两手随意。这类工作能力让PIVOT变成增强现实技术或混合现实情景的理想化挑选。比如，你能一切正常实际操作电脑键盘，应用电脑鼠标，或是解决别的物理学目标。要是必须，你迅速晃动手腕子就可以起动PIVOT，并将摇杆转动释放出来到手掌心，那样你也就能够与虚似目标开展互动。再度晃动手腕子，摇杆便会取回。2个招唤姿势都由一个內部加速度传感器开展检验。

PIVOT可容许客户的两手自由活动，并在必须控制板时出示适用。手腕子的迅速晃动能够把触感摇杆转动到手上。这类随需应变的工作能力在增强现实技术或混合现实情景中十分有效。

根据电容传感器感应器的认知，当客户握着摇杆时电机便会终止运行。处于被动桡尺门铰链可容许客户在再次握紧摇杆的另外上下挪动(最大60度)和左右挪动手腕子。为了更好地避免 触感摇杆在静止不动部位和激话部位中间挪动时撞倒大拇指，电动式门铰链会向手臂歪斜，而不是垂直平分手臂。此外，精英团队设定了190度的工作中范畴以避免 摇杆不在应用时防碍客户。

2.原力与你同在

当与虚似目标互动时，PIVOT可能闪亮其真实的杀伤力。以从树枝摘苹果为例子。从iPhone进到工作中范畴的那一刻起，机械设备、电子器件、固定件和手机软件就刚开始协调工作，直至iPhone停在客户的手掌心。

例如微软公司HoloLens那样的头显能够对于两手开展人工智能算法跟踪，那样自动控制系统就可以检验到客户什么时候刚开始触碰总体目标，例如iPhone。当iPhone坐落于30厘米的工作中半经内时，PIVOT会把触感摇杆挪动到一个准备部位。当客户手臂挨近iPhone不上10cm时，摇杆会按占比挨近，并在客户用手指握紧虚似iPhone时落在手掌心。摇杆的挪动速度客户伸出手摘苹果的速率一样快，那样能够出示十分真实的冲击性仿真模拟。沿摇杆表层布局的四个电容传感器触碰区要申请注册客户与摇杆的触碰，并根据串口通信插口向虚似手臂推送数据信号，进而导致虚似手臂在客户真正手臂握紧摇杆时紧紧围绕iPhone合闭。应用不上1ms的轮询，插口出示了合乎客户期待的触感回应及时性。

当客户伸出手摘苹果时(左图)，PIVOT会按占比将触感摇杆转动到客户手掌心(下图)

当拽拉iPhone时，你能碰到来源于树技的预估摩擦阻力，由于PIVOT会根据电机试着将触感摇杆从客户手臂推走。这类摩擦阻力将不断到iPhone从树技分离出来，这时候音圈致动器将造成“砰”的觉得，随后客户会觉得到iPhone落在手掌心的冲击力和净重。PIVOT不容易将摇杆推走，只是将其压进手掌心，进而造成一种冲击力和净重感。PIVOT能够在手掌心和手指头3D渲染这种力，因为它是根据手腕子而不是手掌心。要是简易地旋转手臂，松掉摇杆，你也就能够把坏苹果扔到地面上，或是把一个好iPhone放进竹篮里。此外，当戴在2个手腕子时，PIVOT能够推动两手的互动，例如用摇杆拾起竹篮里的iPhone。机器设备可根据同歩分别的触感意见反馈来展现抓物的觉得。

两手配戴PIVOT能够完成两手互动的触感意见反馈。在这儿，被试已经拉申和缩小竹篮，机器设备将同歩向两手3D渲染推抗拉力

3.来拍皮球吧

在紧紧围绕手腕子配戴PIVOT开展设计方案时，精英团队最先考虑到的是篮球。从向击球手投篮，再到跑向一垒，胳膊会历经许多 事儿。别的健身运动一样这般。根据列入一种手腕子样子主要参数或设计方案，机器设备能够不在影响游戏玩家周边物理学自然环境的状况下出示更普遍的活跃性。

运用PIVOT，你能抛接虚似目标。抓住航行中的虚似目标的反应速度要短于把握住静止不动的虚似目标(精英团队能够根据视觉效果-健身运动幻觉来仿真模拟以55.9英里/钟头的速率抛掷目标)。与仿真模拟静止不动目标的抓物一样，抓住虚似目标的仿真模拟规定PIVOT和视觉效果键入恰当指向，进而在目标遇到手臂时开展精准的3D渲染。能够对于髙速健身运动完成更高的撞击半经，进而提升 机器设备的回应工作能力。

如同把iPhone扔到竹篮一样，抛掷借助PIVOT认知手臂的健身运动和触感摇杆的释放出来。这与虚似目标的释放出来相符合。松掉后，电机以物理学恰当的角速度(最大0.55ms/度)试着将摇杆从手掌心中推走。也就是说，摇杆能够在340ms内从被抓物到彻底取回(大概190度)，它是眨眼睛需要的時间。这类人和人之间的抛接目标和传送目标仿真模拟不但能够用以户外游戏，并且能够拓展到虚似工作场所内的合作。比如，在具体生产制造商品以前，职工或室内设计师能够以全新升级的方法体会虚似设计方案或商品的力感。

PIVOT不但能够协助你抓物虚似iPhone，还可以容许你将iPhone扔到竹篮，往外投掷iPhone，及其抓住跑过来的iPhone。

4.最终最前沿

手感是3D渲染的最终最前沿。一旦你可以在虚拟现实技术和增强现实技术中完成让人难以想象的真实视觉冲击，接下去你就需要仿真模拟与这类虚似目标的当然互动。这时候，触感将登台管理中心。

现如今，虚拟现实技术的视觉冲击早已可以做到亲临其境和扣人心弦，以致于如果你戴上虚拟现实技术头显并进到一个苹果挂在树技上的虚幻世界时，你能不由自主费尽心思伸出手取下它。但如果你伸出手去摘那只iPhone，却觉得不上它的光洁和强度、树技往后面拉的摩擦阻力、或是它在手心的净重时，这类幻觉便会毁灭。依靠PIVOT那样的触感控制板，微软公司的科学研究工作人员已经勤奋处理这一难点。