👨‍💻作者 : 沈奕辰 、 邵才獻

🕒製作期間 : 2020/07 ~ 2020/12

https://youtu.be/8OqGQHrQrDk

前言


在虛擬世界中呈現實際物體的觸感給予回饋是近年在互動設計上相當熱門的主題,過往的體驗都僅僅是在視覺上而沒有觸覺、嗅覺,使得玩家無法進行更全面的遊戲感受,為了可以讓玩家更沉浸在VR(Virtual Reality)遊戲內得到更接近實物的回饋,有非常多不同的做法,常見的有透過馬達捲繩、微小電流…等等來達成,而我們認為透過實際形變來達到模擬物體的方式最有可塑性,不僅是在遊戲中,也可以在實際生活中透過此方式來智慧化我們的環境,麻省理工大學就有過類似的應用inFORM[2],我們認為這是一個可以改變生活方式,具有未來性的主題。

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       STRATOS Explore

背景知識與相關研究


利用大量柱體的上下移動來模擬物體形狀是一件非常創新的想法,只要當數量足夠多的時候便能達到連續的概念,我們參考國外大學開發的專案(Stanford University、MIT),他們利用VR遊戲技術,便能使遊戲中物體呈現在此裝置上,達到良好的觸覺回饋與沉浸感,另外也有類似專案將柱體與面積放大到可以當作多功能工作平台。

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硬體裝置與軟體架構設計


機構設計

右圖為最初之3D設計草稿,原先我們預期做88的裝置,受限於成本及難易度,我們將裝置改為66,並做了一些調整,如馬達驅動板改為用焊接的而非用夾的以及Arduino板的位置。

****如系統架構圖所示,為了使得柱體(Pin)能夠上下移動,馬達帶動螺桿旋轉時,柱體(Pin)會跟著轉動,因此我們將柱體(Pin)用雷射切割的方形格子框住,所以當螺桿旋轉時,柱體(Pin)不會跟著轉動,而是因為摩擦力而上下移動,在配合上下移動的時間,再將秒數換算成距離,便能夠控制所有的柱體(Pin)的位置。

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螺桿與柱體(Pin)

為了使觸覺回饋效果最佳化,必須讓體積盡可能的變小,所以我們利用3D繪圖工具Shapr3D設計了5.5mm的螺桿與12mm的柱體(Pin),並在柱體(Pin)內加上了與5.5mm相符的螺紋,因此便能將螺桿旋入柱體(Pin)中,再使用3D列印將實體製作出來。