В Пензенском государственном университете (ПГУ) в рамках национального проекта «Наука и университеты» разрабатывают VR-экзоскелет кисти. Изобретение поможет полноценно погрузиться в виртуальную реальность. Научный коллектив создал уже второй прототип, который проходит моделирование и доработку до третьей версии. Разработка ведется на грантовые средства конкурса «Студенческий стартап».
Молодежный научный коллектив ПГУ получил грант в размере 1 млн рублей на разработку сцены виртуальной реальности. Исследователи разработали сцену виртуальной реальности, но не стали останавливаться на достигнутом, создав VR-экзоскелет кисти.
Главный разработчик — студент Политехнического института ПГУ Дмитрий Овчинников рассказал, что работа над проектом ведется уже два года. В планах их научного коллектива, разработать экзоскелет, куда и будет встроен VR-контроллер-перчатка.
«Без функции обратной связи человек не сможет понять, действительно ли он сжал предмет, находящийся в виртуальной среде. Использование специализированной перчатки с обратной связью позволяет нивелировать этот недостаток. Пользователь полноценно сможет погрузиться в виртуальную реальность», — поделился Дмитрий Овчинников.
Прототип VR-экзоскелета кисти основан на принципе электроприводных механизмов (третью версию создают на основе пневматических механизмов). Перчатка создана для правой руки.
Основой контроллера служит считок, к нему крепятся все «пальцы». Это позволяет экзоскелету повторять движение при сгибании руки пользователя. Движение вправо и влево, вверх и вниз каждого пальца достигается с помощью шарниров. Считок крепится к корпусу электромеханической части, где проходит через пять металлических ползунков, которые изменяют сопротивление.
«Ползунки показывают, в каком положении в определенный момент находится каждый палец. Благодаря этому мы можем посылать усилие на каждый палец по отдельности с помощью электроприводов», — пояснил Дмитрий Овчинников.
Считок, механизмы для пальцев, ползунки соединяются прочной нитью, последовательно которым расположены электромеханические провода. Провода прикрепляются к плате. На плате размещены микроконтроллер и датчик. Они помогают отслеживать наклоны руки и ее ускорение.
VR-экзоскелет кисти подключен к компьютеру, управляет им специальная программа. Ее разработкой также занимается студенческий коллектив Пензенского государственного университета.
«На мониторе компьютера мы можем просматривать положение каждого пальца в реальном времени. Например, его сгиб, наклон руки в целом», — добавил Дмитрий Овчинников.
Прототип может также работать автономно от компьютера. Умная перчатка разработана и собрана от начала и до конца в ПГУ. Все необходимые детали конструкторы напечатали на 3D-принтере в Студенческом научно-производственном бизнес-инкубаторе Научно-исследовательского института фундаментальных и прикладных исследований вуза.
VR-экзоскелет кисти будет использоваться в сценах виртуальной реальности. Умная перчатка сможет подстраиваться под определенные запрограммированные задания: создавать нужное сопротивление. Предусматривается жесткая фиксация пальцев — это позволит «придавать» форму объекта, с которым взаимодействует пользователь.
VR-экзоскелет кисти обладает рядом преимуществ перед его отечественными и зарубежными аналогами. Большинство из них не поддерживают взаимодействие с программными комплексами.
Изобретение ПГУ при доработке будет обладать тактильной функцией с обратной связью с объектами виртуальной реальности. Взаимодействие будет происходить с каждым пальцем. Среди прочих достоинств: создание необходимого усилия для принудительного сжатия (разжатия) кисти; дублирование движения с одной руки на другую; адаптация размера под руку и многие другие.
«В наших планах — довести прототип до рабочего образца продукта», — рассказал Дмитрий Овчинников.
Изобретатели VR-экзоскелета кисти предполагают, что его можно будет использовать в медицине. Например, для реабилитации, восстановления функции верхних конечностей у людей с ограниченными функциями здоровья опорно-двигательного аппарата.
