Проводная перчатка ( также называемая dataglove [1] [2] или cyberglove ) — это устройство ввода для взаимодействия человека с компьютером, надеваемое как перчатка .
Различные сенсорные технологии используются для сбора физических данных, таких как сгибание пальцев . Часто трекер движения, такой как магнитное устройство слежения или инерционное устройство слежения , прикрепляется для сбора глобальных данных о положении/вращении перчатки. Затем эти движения интерпретируются программным обеспечением, которое сопровождает перчатку, поэтому любое движение может означать любое количество вещей. Затем жесты можно классифицировать по полезной информации, например, для распознавания языка жестов или других символических функций.
Дорогие высококачественные перчатки с проводами также могут обеспечивать тактильную обратную связь, которая является имитацией осязания. Это позволяет использовать перчатки с проводами в качестве устройства вывода. Традиционно перчатки с проводами были доступны только по огромной цене, а датчики изгиба пальцев и устройство отслеживания приходилось покупать отдельно.
Проводные перчатки часто используются в средах виртуальной реальности и для имитации движений рук человека роботами.
Перчатка Sayre Glove, созданная Лабораторией электронной визуализации в 1977 году, была первой проволочной перчаткой. [3]
В 1982 году Томас Г. Циммерман подал заявку на патент (патент США 4542291) на оптический гибкий датчик, установленный в перчатке для измерения изгиба пальцев. [4] Циммерман работал с Джароном Ланье над объединением ультразвуковой и магнитной технологий отслеживания положения руки для создания Power Glove и Data Glove соответственно (патент США 4988981, подан в 1989 году). [5] Оптический гибкий датчик, используемый в Data Glove, был изобретен Янгом Л. Харвиллом, который поцарапал волокно около сустава пальца, чтобы сделать его локально чувствительным к изгибу. [6]
Одной из первых проводных перчаток, доступных домашним пользователям в 1987 году, была Nintendo Power Glove . Она была разработана как игровая перчатка для Nintendo Entertainment System . Она имела грубый трекер и датчики сгибания пальцев, а также кнопки на задней стороне. Резистивные датчики в PowerGlove также использовались любителями для создания собственных datagloves. [7]
За этим последовала перчатка CyberGlove, созданная компанией Virtual Technologies, Inc. в 1990 году. В сентябре 2000 года Virtual Technologies была приобретена корпорацией Immersion Corporation. В 2009 году линейка продукции CyberGlove была продана корпорацией Immersion Corporation, и новая компания CyberGlove Systems LLC взяла на себя разработку, производство и продажу перчаток CyberGlove.
Помимо CyberGlove, компания Immersion Corp также разработала три других продукта в виде перчаток для передачи данных: CyberTouch, который заставляет вибрировать каждый отдельный палец перчатки, когда палец касается объекта в виртуальной реальности; CyberGrasp, который фактически имитирует сжимание и прикосновение как твердых, так и губчатых объектов; и устройство CyberForce, которое выполняет все вышеперечисленное, а также измеряет точное движение всей руки пользователя.
В 2002 году Essential Reality выпустила P5 Glove [8] (аппаратное обеспечение разработано Johathan Clarke и Leigh Boyd). В обычных приложениях она работала как двумерная мышь, и несколько компьютерных игр были специально адаптированы для обеспечения поддержки «3D» для нее. Перчатка P5 совместима с Microsoft Windows XP и классической Mac OS . Также существуют неофициальные драйверы для Linux . Хотя она получила некоторые положительные отзывы от журналов о гаджетах и играх, отсутствие совместимого программного обеспечения и другие проблемы заставили ее оставаться новинкой. [ необходима цитата ] С тех пор она была снята с производства.
После перчатки P5 Glove вышла 5th Glove, набор из перчатки с данными и полоски для сгибателей (5th Glove DFK), продаваемый Fifth Dimension Technologies. В комплекте используется гибкое оптическое изгибающее зондирование для отслеживания движения кисти и руки. Перчатку можно использовать с ультразвуковой системой слежения 5DT, трекером 5DT Head и 5DT Hand, который может отслеживать движение на расстоянии до двух метров от передатчика устройства.
Обеспокоенные высокой стоимостью наиболее полных коммерческих решений, Памплона и др. предлагают новое устройство ввода: перчатку с данными на основе изображений (IBDG). [9] Прикрепив камеру к руке пользователя и визуальный маркер к каждому кончику пальца, они используют методы компьютерного зрения для оценки относительного положения кончиков пальцев. Получив информацию о кончиках, они применяют методы обратной кинематики для оценки положения каждого сустава пальца и воссоздания движений пальцев пользователя в виртуальном мире. [10] Добавив устройство отслеживания движения, можно также сопоставить тангаж, рыскание, крен и XYZ-перемещения руки пользователя, (почти) воссоздавая все жесты и позы, выполняемые рукой пользователя, в недорогом устройстве.
Современной альтернативой инерционным, оптическим и магнитным технологиям является использование датчиков растяжения. Новозеландская компания StretchSense разработала первую перчатку с датчиком растяжения для захвата движения под названием MoCap Pro. [11] Датчики растяжения представляют собой гибкие конденсаторы на основе силикона , которые измеряют растяжение, изгиб, сдвиг и изменения давления. Затем данные могут быть переданы в программные платформы, такие как Unreal Engine , Unity и Maya, для анимации руки виртуального персонажа.
Альтернативой проводным перчаткам является использование камеры и компьютерного зрения для отслеживания трехмерной позы и траектории руки за счет тактильной обратной связи. [12]
В экранизации романа «Особое мнение» беспроводные перчатки используются для управления футуристическими периферийными устройствами, похожими на компьютеры.
Перчатка Mattel Power Glove была широко представлена в продакт-плейсменте Nintendo в фильме «Волшебник» , где ее использовал антагонист Лукас Бартон (Джеки Винсон).
Концепция проводной перчатки традиционно популярна в научно-исследовательском и инженерном сообществе. Инженеры продолжают разрабатывать прототипы, которые используют инновационные сенсорные технологии и архитектуры для достижения цели распознавания жестов. Например, одним из таких проектов является Smart Glove, разработанная в 2009 году тогдашними студентами-электронщиками Арвиндом Раманой, Субраманьяном К. С., Сурешем и Шивой. Этот проект представлял собой инновационный дизайн, в котором интересно использовались переключатели на эффекте Холла и самодельные датчики изгиба.
Одним из основных препятствий для внедрения перчаток для передачи данных является пот. [13]
