這間公司開發外骨骼「獸爪」，讓你體驗在VR世界裡親手觸摸到虛擬物體

頭戴顯示器騙過了視覺，手柄卻騙不過觸覺，是目前很多 VR 設備的尷尬。如果你是第一次玩 VR 設備，戴上頭戴顯示器看到逼真的影像後，多少會下意識伸手去感受。手伸出去後，卻發現可以穿過虛擬物體，視覺和觸覺產生了割裂，沉浸感頓時被打破。

通常，拿上帶位置追蹤功能的手把後，你才可以和虛擬物體進行互動。因為其成熟的技術和性價比，手把是 VR 設備現在主流的互動方式。然而，手把並不是最簡單、直覺和自然的——多少次你想伸手去抓一個物體，卻需要大腦把這個動作轉換成了「按下手把上的一個按鍵」。

在一個沉浸的虛擬環境中，不用經過大腦的動作，才是最符合自然行為的互動方式。

深圳一家初創企業 Dexta Robotics 正在往這個方向發展。創立於 2014 年的 Dexta Robotics（岱仕科技），將機器人技術和動作捕捉技術相結合，打造了一款便攜的、無線的力反饋手套 Dexmo。

Dexmo 可以做到什麼？

2019 年 6 月，在經過兩年多開發者版本的測試、改進後，力反饋手套 Dexmo 企業版正式發售。

觸覺可以分為動覺和觸覺，前者讓人感受到物體的形狀、重量和硬度，後者讓人感受到物體的紋理、粗糙度和溫度。雖然 Dexmo 的名字是力反饋手套，但它的觸覺反饋版本也可以提供一部分觸覺。

從外形上看，Dexmo 像科幻電影裡怪獸的爪子。這些個「爪子」其實是機械外骨骼，承擔了收集手指運動數據、提供力反饋的功能。

機械外骨骼是一種穿在人身上的設備，可以給予人體額外的動力或能力，比如讓腿殘疾的人自己上樓。Dexmo 將機械外骨骼這一概念應用到了力反饋手套上。

整個設備的穿戴很簡單，主體結構（主控制器）用一條大綁帶固定在掌心上，手指結構透過魔術貼（力反饋版本）或指套（觸覺反饋版本）附著在對應指尖的上。指尖運動時，機械外骨骼會隨著一起移動。

比如，當你佩戴著 Dexmo 時，伸手去抓一個剛性物體（比如石頭），會感受到機械外骨骼的牽引力，讓手正好停留在虛擬石頭的表面，感受到石頭的形狀和硬度。

你用手去握捏一隻橡皮雞，不僅能摸到它的形狀，還可以感受到捏它後的反彈力。

你把手指放在水龍頭下面，能感受到水滴向下的衝擊力。

Dexmo 的觸覺反饋版本還能模擬一定程度上的觸覺，比如摸玻璃、木頭和砂紙，能感受到光滑、粗糙和顆粒三種質地。

Dexmo 是怎麼做到的？

要達到以上所述效果，Dexmo 需要首先捕捉到手部運動的數據，然後根據數據來模擬力的大小和方向，這兩部分分別對應的技術模組是「手部動作捕捉」和「力反饋」。

11 個動作捕捉感應器分別整合在 Dexmo 旋轉關節和力反饋單元（每個手指一個）裡。這意味著，Dexmo 能夠捕捉 11 個自由度的動作，包括大拇指的 3 個自由度（旋轉、展開和彎曲）和其餘四指各 2 個自由度（展開和彎曲）。

▲（外骨骼的機械設計：42 手指固定裝置、21 驅動機構、1 底座、511 無線通訊模組）

用戶戴上 Dexmo 手套開始運動後，感應器會將捕捉到的運動數據傳輸到上位電腦。電腦將數據輸入給虛擬空間裡的 3D 手部模型，讓模型和真實手部保持同步運動。

也就是說，Dexmo 為用戶在當下進入的虛擬空間裡，創建了一對虛擬手。用戶在真實世界所做的手部運動，全部會映射到虛擬手上。

一旦虛擬手和虛擬物體發生碰撞，電腦會算出實際上應該產生的力（包括向量方向和大小），然後對力反饋單元下達指令。這時，力反饋單元裡的電機會計算出力的大小，然後輸出大小可變的力反饋。

▲（力反饋單元的機械設計：71 旋轉感應器、211 電機、52 處理器、22連桿）

簡言之，就是外骨骼結構透過施加反向的力，把手指固定住。就好像現實世界中，手指觸摸到一個實體，會固定在其表面。

值得一提的是，當用戶觸摸的時柔性物體，比如捏橡皮雞，力反饋單元剛開始輸出的力比較小，容易擠壓。隨著物體變形，力反饋單元輸出的力會變大，變得難以擠壓，直至在某一個位置停住用戶的手。

Dexta Robotics CEO 谷逍馳表示類似的現有產品裡，Dexmo 是唯一一個可以做到柔性反饋的。

除了力反饋，Dexmo 還可以提供一定程度的觸覺反饋，也就是上文所說的，摸玻璃、木頭和砂紙能感受到光滑、粗糙和顆粒三種質地。谷逍馳表示，Dexmo 上的觸覺反饋類似 iPhone 上的虛擬按鍵，透過線性振動馬達輸出不同的振動波形來模擬不同表面的觸感。目前 Dexmo 具有五種基本波形，透過排列組合，可以獲得不同的觸感。

Dexmo 可以被用在什麼地方？

動作捕捉、力反饋和觸覺反饋這些特性，讓 Dexmo 具備了模擬逼真的動覺和觸覺的能力，可以幫助用戶完成手把難以做到的精細動作。

「我們瞭解到，現在 B 端一些客戶覺得只有手把的 VR 設備就是玩具，他們需要能夠完成精細動作的互動工具。」谷逍馳表示。

Dexmo 企業版已經正式開始量產發售，汽車製造是 Dexmo 應用的一大領域，奧迪、福特、豐田、本田等車企都是其客戶。Dexta Robotics 表示有車企正在使用 Dexmo 培訓新入職工學習安裝線束，讓工人的動作準確地反映在虛擬訓練中，靈活使用手指學習操作步驟，並即時得到評估，確保工人在正式上產線前達到規範要求。

除了工人培訓，Dexmo 還能被應用在改進車輛的設計流程。汽車設計師可以在 VR 裡實時觸摸到新設計並檢測創意，而不再需要製作昂貴耗時的物理原型。

汽車企業之外，Dexmo 還被太空航空、大學、醫院等機構採用。比如，機艙緊急逃生訓練、可視化操作、組裝機械。