ViboPneumo：一种用于混合现实中改变感知纹理粗糙度的指戴式振动 - 气动触觉设备

在虚拟现实 (VR) 的纹理模拟触觉反馈方面已进行了大量研究。然而，修改现有物理对象的感知触觉纹理具有挑战性，而这些对象通常作为混合现实 (MR) 中虚拟对象的锚点。本文提出了 ViboPneumo，这是一种指戴式触觉设备，利用振动 - 气动反馈来调节（即增加和减少）用户指腹接触材料表面的感知粗糙度，同时支持 MR 中其他触觉属性（如温度或粘性）的感知 sensation。我们的设备包括一个基于硅胶的气动执行器，可将用户指腹从物理表面抬起以减少接触面积，从而降低粗糙度；以及一个指上振动器，用于增加粗糙度。用户感知实验结果表明，与原始材料表面相比，参与者能够感知到粗糙度的变化，包括增加和减少。我们还观察到某些触觉刺激（即振动触觉和气动）与一些材料在无触觉反馈情况下的原始感知粗糙度之间存在重叠的粗糙度评级。这表明在粗糙度方面具有将一种材料的感知纹理改变为另一种材料的潜力（例如，将陶瓷的感知纹理修改为玻璃）。最后，一项关于 MR 体验的用户研究表明，与裸指条件相比，ViboPneumo 能显著改善 MR 用户体验，特别是在视觉 - 触觉匹配方面。我们还展示了 ViboPneumo 的几个应用场景。