Введение
Входное устройство для взаимодействия человека и компьютера Проводная перчатка (также называемая dataglove или cyberglove) - это устройство ввода для взаимодействия человека и компьютера, которое носится как перчатка. Для захвата физических данных, таких как изгиб пальцев, используются различные датчики. Часто к перчатке прикрепляется устройство для отслеживания движения, например, магнитное или инерциальное устройство для отслеживания движения, чтобы фиксировать глобальные данные о положении/ротации перчатки. Эти движения интерпретируются программным обеспечением, которое сопровождает перчатку, поэтому любое движение может означать много вещей. Затем жесты могут быть классифицированы в полезную информацию, такую как распознавание языка жестов или других символических функций. Дорогие высококлассные проволочные перчатки также могут обеспечивать тактильную обратную связь, которая является симуляцией ощущения прикосновения. Это позволяет использовать проводной перчатки в качестве выходной системы. Традиционно, проводной перчатки были доступны только за огромную цену, с датчиками наклона пальца и устройством слежения, которые должны были быть куплены отдельно. Проводные перчатки часто используются в средах виртуальной реальности и для имитации движений человеческой руки роботами.
A wired glove (also called a dataglove or cyberglove) is an input device for human–computer interaction worn like a glove. Various sensor technologies are used to capture physical data such as bending of fingers. Often a motion tracker, such as a magnetic tracking device or inertial tracking device, is attached to capture the global position/rotation data of the glove. These movements are then interpreted by the software that accompanies the glove, so any one movement can mean any number of things. Gestures can then be categorized into useful information, such as to recognize sign language or other symbolic functions. Expensive high end wired gloves can also provide haptic feedback, which is a simulation of the sense of touch. This allows a wired glove to also be used as an output device. Traditionally, wired gloves have only been available at a huge cost, with the finger bend sensors and the tracking device having to be bought separately. Wired gloves are often used in virtual reality environments and to mimic human hand movement by robots.
История
Перчатка Сайра, созданная Лабораторией электронной визуализации в 1977 году, была первой проводной перчатой. В 1982 году Томас Г. Циммерман подал патент (патент США 4542291) на оптический флекс-сенсор, установленный в перчатке для измерения изгиба пальца. Циммерман работал с Джароном Ланьером над интеграцией ультразвуковой и магнитной технологий отслеживания положения руки для создания Power Glove и Data Glove соответственно (патент США 4988981, поданный в 1989 году). Оптический флекс-сенсор, используемый в перчатках для данных, был изобретен Янг Л. Харвиллом, который поцарапал волокно возле сустава пальца, чтобы сделать его локально чувствительным к изгибу. Одной из первых проводных перчаток, доступных для домашних пользователей в 1987 году, была Nintendo Power Glove. Это было разработано как игровая перчатка для Nintendo Entertainment System. У него был грубый трекер и датчики сгибания пальцев, плюс кнопки на задней стороне. Резистивные датчики в PowerGlove также использовались любителями для создания своих собственных datagloves. За этим последовал CyberGlove, созданный Virtual Technologies, Inc. в 1990 году. Компания Virtual Technologies была приобретена Immersion Corporation в сентябре 2000 года. В 2009 году линия продуктов CyberGlove была продана Immersion Corporation, и новая компания, CyberGlove Systems LLC, взяла на себя разработку, производство и продажи CyberGlove. В дополнение к CyberGlove, Immersion Corp также разработала три других продукта для перчаток данных: CyberTouch, который вибрирует каждый отдельный палец перчатки, когда палец касается объекта в виртуальной реальности; CyberGrasp, который фактически имитирует сжимание и касание твердых, а также губчатых объектов; и устройство CyberForce, которое делает все вышеперечисленное, а также измеряет точное движение всей руки пользователя. В 2002 году компания Essential Reality выпустила перчатку P5 (аппаратное обеспечение разработано Джохантом Кларком и Ли Бойдом). В обычных приложениях он работал как двумерная мышь, и несколько компьютерных игр были специально адаптированы для обеспечения поддержки "3D". Перчатка P5 совместима с Microsoft Windows XP и классической Mac OS. Неофициальные драйверы для Linux также существуют. Хотя он получил некоторые положительные отзывы от гаджетов и игровых журналов, его отсутствие совместимого программного обеспечения и другие проблемы заставили его оставаться новинкой. С тех пор его выпуск прекращен. После перчатки P5 появилась перчатка 5th Glove, комплект перчаток для передачи данных и флексоров (5th Glove DFK), продаваемый компанией Fifth Dimension Technologies. Пакет использует гибкий оптический датчик изгиба для отслеживания движения рук и рук. Перчатка может использоваться с ультразвуковой системой отслеживания 5DT, отслеживателем 5DT Head и 5DT Hand, который может отслеживать движение на расстоянии до двух метров от передатчика устройства. Обеспокоенные высокой стоимостью наиболее полных коммерческих решений, Pamplona et al. предложить новое устройство ввода данных: перчатку данных на основе изображения (IBDG). Прикрепив к руке пользователя камеру и визуальный маркер к каждому кончику пальца, они используют методы компьютерного зрения для оценки относительного положения кончиков пальцев. Когда у них есть информация о кончиках, они применяют методы обратной кинематики, чтобы оценить положение каждого сустава пальца и воссоздать движения пальцев пользователя в виртуальном мире. Добавляя устройство для отслеживания движения, можно также отобразить шаг, повороты, катушки и XYZ-переводы руки пользователя, (почти) воссоздавая все жесты и позы, выполняемые рукой пользователя в устройстве с низкой стоимостью. Современная альтернатива инерциальной, оптической и магнитной технологиям - это использование датчиков растяжения. Новозеландская компания StretchSense разработала первую перчатку с датчиком растяжения, позволяющую захватывать движение, называемую MoCap Pro. Датчики растяжения - гибкие конденсаторы на основе силиконовых изделий, которые измеряют растяжение, изгиб, сдвиг и изменения давления. Затем данные могут быть переданы в программные платформы, такие как Unreal Engine, Unity и Maya, чтобы оживить руку виртуального персонажа.
Альтернативы
Альтернатива проводной перчатке - использование камеры и компьютерного зрения для отслеживания 3D-позы и траектории руки, за счет тактильной обратной связи.
Популярная культура
В фильме "Отчет меньшинства" используются беспроводные перчатки для управления компьютером будущего, как периферийными устройствами. Перчатка Power Glove от Mattel была заметно показана в фильме о размещении продукта Nintendo The Wizard, в котором её запоминающимся образом использовал антагонист Лукас Бартон (Джеки Винсон).
Академические и исследовательские проекты
Концепция проводной перчатки традиционно популярна в исследовательском и инженерном сообществе. Инженеры продолжают разрабатывать прототипы, которые используют инновационные технологии и архитектуру датчиков для достижения цели распознавания жестов. Например, одним из таких проектов является Smart Glove, разработанный в 2009 году тогдашними студентами-инженерами-электрониками Арвидом Раманой, Субраманяном К.С., Сурешем и Шивой. Этот проект был инновационным, в котором было интересно использовать переключатели с эффектом залов и настраиваемые домашние датчики изгиба. Одним из главных препятствий для принятия данного метода является пот.