手柄、手套和手勢實現手部VR交互

張道寧向記者介紹，利用VR手柄實現VR手部交互是當前市場的主流，這種方式具備明顯優勢。第一，VR手柄可實現標準化生產；第二，VR手柄成本較低；第三，VR手柄有較高的可靠性，人手部的每個動作幾乎都可通過手柄實現交互；第四，VR手柄可通過振動實現物理反饋，給予用戶一定的沉浸式體驗。

張道寧指出，使用VR手套也是現階段VR領域比較重要的一種手部交互方式。VR手套上布滿傳感器，對人手部動作的捕捉非常精細，同時也能夠給予用戶力反饋。當用戶握住虛擬物體時，手套的系統會自動創建接觸對象的形狀，以確保用戶在接觸虛擬物體時也能有真實的觸感。在手指力方面，VR手套會在手指位置配備力傳感器，實現對不同握力和壓力的即時反饋。

那么目前我們有沒有可能在VR的世界中“解放雙手”，無需外部設備，裸手實現交互呢？對此，張道寧表示，現階段的裸手交互主要通過視覺、紅外和超聲波這三種方式實現，無需設備即可實現VR交互，能給用戶帶來極大便利。

uSens凌感科技有限公司CEO何安莉告訴記者，裸手交互是通過計算機視覺實現的。“計算機視覺就是模擬人的視覺，攝像頭模組就好像人的眼睛看周圍的一切，得到圖像。算法就像人的大腦處理眼睛攝取的圖像，以此告訴自己：‘我看到了手，手在做什么動作。’”何安莉對記者說。

深圳岱仕科技有限公司的CEO谷逍馳則以Leap Motion推出的裸手交互引擎為例，向記者詳細介紹了裸手交互這種手部VR交互形式。谷逍馳表示，該引擎提供真實手部尺寸大小的全手追蹤與連續的手指彎曲跟蹤，且擁有較高的精度和自由度，包括手指展開的自由度和拇指的靈活度。

我們能通過觸摸實物來感受物體的形象和質地，用手與現實世界交互。同樣，我們也能通過手與VR世界建立聯系，用手“觸碰”VR世界。張道寧告訴記者，當前VR手柄已在游戲、教育、工業和醫療等領域得到應用。

谷逍馳也告訴記者，目前其公司推出的力反饋手套已應用于飛行模擬、汽車裝配培訓和康復訓練等場景，以增加虛擬場景的沉浸感。

三種手部VR交互方式各有技術瓶頸

以手部交互為中心的VR設計存在巨大的可能性，手部交互也在VR世界中扮演著重要角色。但據目前已有的消息，我們的雙手在VR世界里能做的事情還比較有限。

谷逍馳向記者分析了目前通過VR手柄實現交互的難點。他指出，手柄路徑試圖將手指追蹤添加到硬件中，但硬件尺寸和所選的追蹤方式使其追蹤精度和力反饋能力受到限制。

以Valve公司生產的Knuckles（Index控制器）為例，他具體分析了VR手柄面臨的難題。盡管該產品是目前最完善的操控手柄，它的手指跟蹤仍受限制，只有不到30度的連續彎曲檢測，對于超過30度的手指彎曲幅度只能檢測為張開或握緊，并且只有有限的5個自由度，不能將大拇指的旋轉自由度和四根手指的展開自由度輸入到VR中。

VR數據手套是另一種精確手部追蹤的技術路徑。谷逍馳告訴記者，大多數VR手套使用基于彎曲傳感器或慣性測量單元（IMU）的解決方案，并根據使用的傳感器數量追蹤5～10自由度的手部運動，以捕捉連續的手指彎曲。然而，彎曲傳感器根據其物理形變來改變電阻會使其使用壽命受限，基于IMU的解決方案雖然沒有損耗，但其可靠性易受金屬、磁體和周圍磁場的影響，基于慣性的性質會導致“數據漂移”，需頻繁地重新校準。

張道寧也表示，目前VR手套很難實現標準化生產，人手的大小不一導致VR手套不能被制作成通用工具，VR手套上裝載的大量電子元器件也會降低其延展性，使其不如普通手套那樣親膚和舒適。

針對如何完善VR數據手套的反饋系統、捕獲連續手指運動，谷逍馳的公司給出了相應的解決方案，將力反饋添加到了便攜式手套中。他指出，外骨骼設計是VR人機交互革命的良好起點。機械外骨骼隨用戶手指一起運動，可將其運動傳至內置角度傳感器，并在每個指尖產生力反饋。“它可以捕獲11自由度的手部運動，重建真實的手部模型。力反饋功能能在物理上組織用戶的手穿透虛擬物體，讓用戶感受其形狀、大小和剛度。”谷逍馳說。但同時，他也表示，費勁穿戴VR數據手套會阻礙其易用性，真正能平衡各方面問題且易于使用的解決方案尚待挖掘。

在張道寧看來，裸手交互最明顯的劣勢是沒有真正適合或需要這種交互方式的場景。他指出，裸手交互無法適應復雜的場景，但在相對簡單的場景中，人們更偏向于使用手柄這類準確性和可靠性更高的設備。

何安莉還指出了目前阻礙所有電子產品發展的科技瓶頸—電池的蓄電能力和重量。“電池的蓄電能力和重量不僅阻礙了AR和VR的技術發展，也阻礙了所有電子產品的發展。期待材料科學的發展能讓眼鏡和頭顯越來越輕，蓄電時間越來越長。”何安莉說。

手部VR交互有望拓展更多應用場景

現階段，手部交互是VR世界中非常重要的一種交互方式。隨著5G和人工智能等技術的發展，在未來的VR世界，手部交互有望拓展更多應用場景。

同時，袁鈺還指出，人工智能等技術的發展能夠推動手部VR交互的進步，“解放雙手”是實現VR大規模普及的必然趨勢。“良好的手部VR交互會提高用戶體驗，加快產品普及，也會拓展更多應用場景。目前VR主要應用于游戲、視頻等消費端，以及教育、醫療等企業端。隨著交互方式的改善，手部VR交互有望加快社交、制造、設計等多場景的拓展。”袁鈺對記者說。