如果您在舒适的家中就能感受到雨滴、心跳或射箭比赛，是一种怎样的体验？这种史无前例的“沉浸感”可以为虚拟环境带来一个新的维度，让用户体验高度真实的想象世界。
新加坡国立大学的一个研究团队最近的一项发明有望极大增强用户在虚拟现实(VR)中的触觉体验。他们的新发明被称为HaptGlove，是一种无系绳的轻量级触觉手套，旨在为置身元宇宙的用户提供更真实和身临其境的体验。当用户与虚拟物体交互时，它可以为用户提供类似皮肤的触觉和运动的感觉。
虽然触觉手套的概念并不新奇，但目前的技术并不能为用户提供逼真的触感。例如，市场上典型的触觉手套设计使用振动马达，无法准确地复制现实世界的触摸感，如模拟VR物体的硬度和形状；另外，其他触觉手套使用气动执行器，这是一种产生压力感的装置，但其笨重的设计极大地限制了用户的活动。
新加坡国立大学设计与工程学院生物医学工程系(Department of Biomedical Engineering, NUS College of Design and Engineering)教授、医疗健康创新与科技研究院(Institute for Health Innovation & Technology, iHealthtech)院长、研究团队的负责人林水德(Lim Chwee Teck)表示：“我对VR和元世界的体验一直不太满意，VR不应该只是视觉和听觉体验，它应该呈现出与VR对象交互的能力。然而，目前按下虚拟面板或与另一种虚拟角色互动的方法缺乏我们在现实世界中体验到的触感。这促使我与我的团队合作开发出一种触觉手套，以便在虚拟世界中实现‘物理’触摸。”
林水德教授和他的团队开发的这种便携式且高度灵活的触觉手套——HaptGlove，使用户能够在VR体验中拥有无与伦比的真实感，身临其境地触摸和感受VR物体。同时，HaptGlove还将轻型气动控制与团队最新开发的微流体传感技术相结合，可显著减小其尺寸和重量，从而解决笨重的配件阻碍用户活动这一难题。
“HaptGlove的独特设计允许用户与虚拟世界进行更自然和真实的互动，这将使用户在VR中获得不受干扰的娱乐或竞争体验。”林水德教授补充道。
通过精确与快速的反馈控制实现真实感
HaptGlove包含五对触觉反馈模块，每根手指对应一个模块。这些模块通过无线控制来感知VR物体的形状、大小和硬度。
当用户戴上HaptGlove后以虚拟角色的手触摸、抓住和操纵一个VR物体时，他/她便可以体验到触碰该物品的感觉。这是通过使用微流体气动压头来实现的，可将实时压力传递到用户的指尖；同时，HaptGlove还可以通过限制用户手指的位置来模拟虚拟角色所触摸物体的形状和硬度（软或硬），为虚拟交互增加真实感。
利用新加坡国立大学研究团队开发的专有软件，HaptGlove实现了不到20毫秒的视觉-触觉延迟。这比传统的触觉手套要快，提供了近乎实时的用户体验。
新加坡国立大学研究团队的最新原型手套重量仅为250克，佩戴起来更舒适，比市售的450克以上的触觉手套轻得多。
为元宇宙增添一种物理触感
林水德教授和他的团队于2019年开始研究HaptGlove，并花了两年时间开发出一个原型。为了测试HaptGlove的性能，该团队招募了20名用户，使其戴着手套在虚拟世界中对四个不同硬度的球进行分类。除了在完成任务时达到90%以上的准确率外，用户还指出，与使用振动马达的设备相比，HaptGlove大大增强了VR的真实感，提高了他们的整体体验。
除了游戏之外，HaptGlove在医学和教育领域也具备广阔的应用领域，例如通过模拟超现实环境帮助外科医生更好地准备手术，或者通过模拟不同身体部位的触诊为学生提供动手学习的体验。
屡获殊荣，展望未来
由于该项发明，新加坡国立大学研究团队获得了由新加坡工程师协会(The Institution of Engineers, Singapore, IES)颁发的“2022新加坡工程师学会卓越工程成就奖”(IES Prestigious Engineering Achievement Awards)。他们还为该项设计申请了专利，并希望在两年内通过隶属新加坡国立大学的公司微管科技(Microtube Technologies)实现产品商业化。该公司致力于为游戏和元宇宙领域提供传感技术。当下，新加坡国立大学研究团队的目标是让HaptGlove的零售价降至市面上触觉手套的一半。据悉，目前市面上触觉手套的价格在5,000到2万新元之间。
