VR技术的一项重大突破就是用手来代替键盘、鼠标,作为人与计算机交互的一种重要手段。借助各种专用的设备代替键盘、鼠标,操作者不但可以获得大范围的基于手势的交互操作,同时可以通过身体的各个部位的运动来感知,增加了人在虚拟空间中的自由度和灵活性。
数据手套
数据手套是虚拟仿真中最常用的交互传感设备。它是一种戴在用户手上的虚拟手,用于与VR系统进行交互,可在虚拟世界中进行物体抓取、移动、装配、操纵、控制,并把手指伸屈时的各种姿势转换成数字信号送给计算机,计算机通过应用程序来识别出用户的手在虚拟世界中操作时的姿势,执行相应的操作。数据手套本身不提供与空间位置相关的信息,必须与位置跟踪设备连用。目前典型的数据手套有以下几种:VPL数据手套、赛伯手套(Cyber Glove)、DHM手套等。
数据衣
在VR系统中比较常用的运动捕捉系统是数据衣。数据衣是为了让VR系统识别全身运动而设计的输入装置。它是根据“数据手套”的原理研制出来的,这种衣服装备着许多触觉传感器,穿在身上,衣服里面的传感器能够根据身体的动作探测和跟踪人体的所有动作。数据衣能对人体大约50个不同的关节进行测量,包括膝盖、手臂、躯干和脚。通过光电转换,身体的运动信息被VR系统识别。数据衣主要应用在一些复杂环境中,对物体进行跟踪和对人体运动进行跟踪与捕捉。
三维空间鼠标
三维空间鼠标(3D Mouse)可以完成虚拟空间中6自由度的操作,其工作原理是在鼠标内部安装超声波或电磁发射器,利用配套的接收设备检测鼠标在空间中的位置与方向。三维空间鼠标与其他设备相比成本较低,常应用于建筑设计等领域。
力矩球
力矩球(Space Ball)的中心是固定的,并装有6个发光二极管,球有一个活动的外层,也装有6个相应的光接收器。力矩球通常安装在固定平台上,可以用手作扭转、挤压、压下、拉出、来回摇摆等操作,它采用发光二极管和光接收器来测量力,通过安装在球中心的几个张力器来测量出手施加的力,并将数据转化为3个平移运动和3个旋转运动的值送入计算机中。力矩球在选取对象时不是很直观,一般与数据手套、立体眼镜配合使用。
触觉反馈设备
触觉反馈主要是基于视觉、气压感、振动触感、电子触感和神经肌肉模拟等方法来实现的。目前常用的触觉反馈是气压式和振动触感。气压式是一种采用小空气袋作为传感装置的方法,振动触感是用声音线圈作为振动换能装置的方法。VR系统通过触觉反馈装置让用户实现虚拟手物碰触时的触觉感受,还能产生对虚拟物体的光滑度、粗糙度的感知。
力反馈设备
力觉和触觉实际是两种不同的感知,触觉包括的感知内容更加丰富,如接触感、质感、纹理感以及温度感等;力觉感知设备要求能反馈力的大小和方向,与触觉反馈装置相比,力反馈装置相对成熟一些。目前已创造的力反馈装置有力反馈手套、力反馈臂、力反馈操纵杆、桌面式多自由度游戏棒等。VR系统通过力反馈设备对用户的手、腕、臂等运动产生阻力从而使用户感受到作用力的方向和大小。
其他交互设备
主要有神经肌肉交互设备、意念控制设备等。
牛津大学精神病学部通过对牛津健康NHS信托基金会的病人进行研究,发现让病人在VR中面对自己害怕的情景可以帮助病人建立自信,发现自己所害怕的东西其实非常安全。
虚拟手术的概念最早于1989年提出,即利用计算机技术来模拟、指导医学手术所涉及的各种过程,在时间段上包括术前、术中、术后,在实现目的上有手术计划制定、手术排练演。
瑞典一家公司用VR技术做了一个专门用于医生培训的模拟人,第一代模拟人只能做心肺复苏,而如今已经可以预先对模拟病人进行编程、对复杂病情进行模拟,这种新的模拟人可以。