[论文解读] A survey on haptic technologies for mobile augmented reality

Carlos Bermejo, Pan Hui|arXiv (Cornell University)|Sep 3, 2017

Tactile and Sensory Interactions参考文献 98被引用 31

一句话总结

本综述对用于移动增强现实（MAR）的可穿戴触觉技术进行了全面分析，按感官模态对设备进行分类——皮肤/触觉（如振动触觉、主动表面、空中触觉）和本体动觉（如外骨骼、抓握装置、操纵杆）。文章识别出MAR中在便携性、保真度和集成方面面临的关键挑战，并提出了未来研究方向，以通过逼真、可穿戴的触觉反馈系统提升用户体验。

ABSTRACT

Augmented Reality (AR) and Mobile Augmented Reality (MAR) applications have gained much research and industry attention these days. The mobile nature of MAR applications limits users' interaction capabilities such as inputs, and haptic feedbacks. This survey reviews current research issues in the area of human computer interaction for MAR and haptic devices. The survey first presents human sensing capabilities and their applicability in AR applications. We classify haptic devices into two groups according to the triggered sense: cutaneous/tactile: touch, active surfaces, and mid-air, kinesthetic: manipulandum, grasp, and exoskeleton. Due to the mobile capabilities of MAR applications, we mainly focus our study on wearable haptic devices for each category and their AR possibilities. To conclude, we discuss the future paths that haptic feedbacks should follow for MAR applications and their challenges.

研究动机与目标

• 分析面向移动增强现实（MAR）应用的触觉反馈技术的最新进展。
• 根据其刺激的感官模态对触觉设备进行分类——皮肤/触觉与本体动觉。
• 评估可穿戴触觉设备在移动和资源受限的MAR环境中的可行性与局限性。
• 识别将触觉反馈集成到MAR中的关键挑战，包括尺寸、功耗、保真度和实时性能。
• 提出未来研究方向，以通过提升触觉反馈在MAR中的表现，改善用户体验和沉浸感。

提出的方法

• 系统性地将触觉设备分为两大类：皮肤/触觉（触觉、主动表面、空中触觉）和本体动觉（操纵杆、抓握装置、外骨骼）。
• 回顾每类中的现有可穿戴触觉设备，重点关注其设计、功能及其在MAR中的适用性。
• 分析与AR相关的感官感知能力，强调在交互环境中触觉与本体动觉感知的重要性。
• 研究触觉反馈与视觉及听觉模态的集成，以增强AR/VR系统中的用户体验。
• 调查商业触觉设备并评估其在MAR中的适用性，突出在成本、便携性和性能方面的差距。
• 基于移动环境中的技术、人体工程学和可用性限制，综合分析挑战与未来研究方向。

实验结果

研究问题

• RQ1 在MAR应用中，如何根据其激活的感官模态有效分类和归类触觉反馈？
• RQ2 可穿戴触觉设备在移动AR环境中的关键设计与性能限制是什么？
• RQ3 当前触觉技术在保真度、便携性和MAR应用场景下的集成潜力方面如何比较？
• RQ4 在移动AR中结合多种触觉反馈模态以实现更丰富用户体验的主要挑战是什么？
• RQ5 为实现成本低廉、轻便且高保真的可穿戴触觉技术以支持多样化的MAR交互，未来研究需要哪些方向？

主要发现

• 用于MAR的可穿戴触觉设备主要受限于尺寸、重量和功耗，限制了其在移动环境中的部署。
• 皮肤触觉设备如振动触觉执行器和主动表面可提供中等保真度，但通常不足以实现复杂的触觉感知。
• 本体动觉触觉设备如外骨骼和可抓握界面可提供更高保真度，但因笨重和高成本而限制了其在移动AR中的应用。
• 将触觉反馈与视觉和听觉线索结合可增强用户体验和控制感，但当前系统在真实感方面仍显原始。
• 尽管技术有所进步，目前尚无兼具成本低廉、便携性和高保真度的可穿戴触觉解决方案，能够支持多样化的MAR交互。
• 未来MAR的触觉系统必须解决多模态反馈集成、实时性能以及对动态用户环境的适应性问题。