SWISH: A Shifting-Weight Interface of Simulated Hydrodynamics for Haptic Perception of Virtual Fluid Vessels
SWISH: A Shifting-Weight Interface of Simulated Hydrodynamics for Haptic Perception of Virtual Fluid Vessels
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SWISH：用于虚拟流体容器触觉感知的模拟流体动力学的变重接口
DOI：
10.1145/3332165.3347870
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
LiKamWa, Robert
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sagheb, Shahabedin;Liu, Frank Wencheng;Bahremand, Alireza;Kidane, Assegid;LiKamWa, Robert
由于流体运动的变化性质，当前的 VR/AR 系统无法再现流体血管的物理感觉。为此，我们引入了 SWISH，一种不接地的混合现实界面，能够为用户提供血管中流体行为的真实触觉。 SWISH 背后的主要机制是使用虚拟现实跟踪和电机驱动来主动重新定位手持式容器的重心，模拟含有流体的手持式容器的移动重心。除了解决与可靠和高效的电机驱动相关的挑战之外，我们的 SWISH 设计还强调可重复性、可扩展性和创客文化的可用性。我们的虚拟到物理耦合使用 Nvidia Flex 的 Unity 集成来实现虚拟流体动力学与包含机动机械驱动系统的 3D 打印增强容器。为了评估 SWISH 的有效性和感知功效，我们在虚拟现实环境中对 24 名参与者、7 种血管动作和 2 种虚拟流体粘度进行了用户研究。在所有情况下，用户平均报告 SWISH 桶能够针对流体行为产生准确的触觉。这开启了在虚拟环境中与可编程流体进行多模式交互的潜力，用于化学教育、工人培训和沉浸式娱乐。
Current VR/AR systems are unable to reproduce the physical sensation of fluid vessels, due to the shifting nature of fluid motion. To this end, we introduce SWISH, an ungrounded mixed-reality interface, capable of affording the users a realistic haptic sensation of fluid behaviors in vessels. The chief mechanism behind SWISH is in the use of virtual reality tracking and motor actuation to actively relocate the center of gravity of a handheld vessel, emulating the moving center of gravity of a handheld vessel that contains fluid. In addition to solving challenges related to reliable and efficient motor actuation, our SWISH designs place an emphasis on reproducibility, scalability, and availability to the maker culture. Our virtual-to-physical coupling uses Nvidia Flex's Unity integration for virtual fluid dynamics with a 3D printed augmented vessel containing a motorized mechanical actuation system. To evaluate the effectiveness and perceptual efficacy of SWISH, we conduct a user study with 24 participants, 7 vessel actions, and 2 virtual fluid viscosities in a virtual reality environment. In all cases, the users on average reported that the SWISH bucket generates accurate tactile sensations for the fluid behavior. This opens the potential for multi-modal interactions with programmable fluids in virtual environments for chemistry education, worker training, and immersive entertainment.
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DOI：
10.1109/tvcg.2017.2656978
发表时间：
2017-04
影响因子：
5.2
作者：
André Zenner;A. Krüger
通讯作者：
André Zenner;A. Krüger
FinGAR：电刺激和机械刺激相结合，实现高保真触觉呈现
DOI：
10.1145/2929464.2929474
发表时间：
2016
期刊：
ACM SIGGRAPH 2016 Emerging Technologies
影响因子：
--
作者：
Vibol Yem;Ryuta Okazaki;H. Kajimoto
通讯作者：
H. Kajimoto
用于交互式应用的 3D 液体触觉显示
DOI：
10.1109/icegic.2009.5293575
发表时间：
2009
期刊：
2009 International IEEE Consumer Electronics Society's Games Innovations Conference
影响因子：
--
作者：
M. Vines;J. Mora;Won
通讯作者：
Won
DOI：
10.1145/1278280.1278289
发表时间：
2007-08
期刊：
2013 IEEE International Conference on Consumer Electronics (ICCE)
影响因子：
--
作者：
K. Minamizawa;Souichiro Fukamachi;H. Kajimoto;N. Kawakami;S. Tachi
通讯作者：
K. Minamizawa;Souichiro Fukamachi;H. Kajimoto;N. Kawakami;S. Tachi
实验设计与分析，第 1 卷：实验设计简介
影响因子：
2.5
作者：
Karen A. F. Copeland
通讯作者：
Karen A. F. Copeland