Người dùng đang trải nghiệm công nghệ thực tế ảo trong RoomShift. Ảnh: newatlas.com

Căn phòng đặc biệt này đã được giới thiệu trong một bài báo sắp xuất bản trên arXiv và được trình bày tại Hội thảo về các yếu tố con người trong hệ thống máy tính ACM CHI 2020.

Ryo Suzuki, trợ lý giáo sư tại Đại học Calgary, một trong những nhà nghiên cứu thực hiện công trình này, cho biết: “Trong môi trường thực tế ảo, các trải nghiệm của bạn thường chỉ gói gọn trong hình ảnh thị giác, bạn có thể nhìn thấy các đồ vật như tường và nội thất nhưng lại không thể chạm vào và cảm nhận chúng. Điều này khiến cho người dùng không được chìm đắm hoàn toàn vào trong thế giới ảo. Bởi vậy, chúng tôi mong muốn có thể làm cho công nghệ VR trở nên chân thực hơn bằng cách tạo ra các trải nghiệm xúc giác”.

Mục tiêu của Suzuki và các cộng sự là tạo ra một môi trường nơi người dùng có thể chạm, cầm, nắm, đi lại xung quanh, ngồi xuống và thao tác với các vật thể trong VR, tương tự như khi họ tương tác với các đồ vật ở thế giới thực.

Nhóm đã tiến hành nghiên cứu này dựa trên những dự án trước đó về tiềm năng của việc tích hợp robot với các trải nghiệm thị giác. Các công trình này bao gồm ShapeBots, một nhóm robot thay đổi hình dạng có thể được sử dụng để tạo ra các hình ảnh trực quan, và LiftTiles, một tập hợp các khối lắp ghép dựa trên cơ cấu truyền động để tạo ra các bề mặt có thể thay đổi hình dạng.

“Trong những nghiên cứu trước đây, chúng tôi đã gặp phải hai hạn chế lớn: thứ nhất là tốc độ (ví dụ như các vật liệu mất quá lâu để thay đổi hình dạng), và thứ hai là kích cỡ và độ ổn định của robot (ví dụ như cấu trúc cơ học của các con robot có thể dễ dàng bị phá vỡ dưới sức nặng của con người khi ngồi lên)”, Suzuki cho biết. “Đây là những vấn đề chính trong các nghiên cứu trước đây, khi chúng tôi phát hiện ra các cấu trúc bơm hơi tuy ổn định nhưng lại rất chậm, còn các cấu trúc cơ học tuy nhanh nhưng lại không đủ sức bền để chịu được trọng lượng lớn. Sau khi chế tạo các mẫu và trải qua một số cuộc thảo luận về thiết kế, chúng tôi quyết định sẽ tìm hiểu một hướng tiếp cận mới: các con robot sẽ không trực tiếp đóng vai trò là “môi trường” nữa mà thay vào đó sẽ nâng, đỡ và di chuyển các đồ vật”.

Bằng cách sử dụng các thiết bị đủ chắc chắn để hỗ trợ các tương tác vật lý liên quan đến tất cả các bộ phận trên cơ thể người, hướng tiếp cận mới này cho phép các đồ vật trong phòng được sắp xếp lại một cách nhanh chóng. Với việc sử dụng một nhóm các con robot để xếp lại bàn, ghế, các bức tường và các đồ nội thất khác, công nghệ này đã góp phần đem lại một trải nghiệm thực tế ảo bao gồm cả các yếu tố xúc giác.

Về cơ bản, các nhà nghiên cứu sẽ sử dụng những con robot để di chuyển đồ đạc xung quanh phòng và tạo ra các đặc điểm của môi trường mà người dùng đang được trải nghiệm trong VR. Điều này cho phép người dùng được tương tác trực tiếp với các đồ vật trong môi trường xung quanh họ (ví dụ như ngồi lên ghế, tựa vào tường,...), qua đó làm cho trải nghiệm VR của họ thêm sinh động.

“Điều đặc biệt là, giờ đây chúng tôi có thể tạo ra các tương tác về mặt xúc giác với quy mô tương đương một căn phòng”, Suzuki cho biết. “Trước đây, các nhà nghiên cứu chủ yếu sử dụng các thiết bị xúc giác cầm tay, mặc trên người, hoặc các bề mặt xúc giác sử dụng những con robot có kích thước cỡ mặt bàn. Còn với nghiên cứu này, RoomShift có thể mô phỏng môi trường với quy mô lớn hơn, ví dụ như các bức tường, các bề mặt, đồ nội thất hay sàn nhà, điều mà các phương pháp cũ khó có thể làm được”.

Những con robot được Suzuki và các cộng sự sử dụng để tạo nên RoomShift bao gồm một hệ thống robot có tên Roomba có khả năng di chuyển trên sàn nhà, và một xe nâng cơ học. Xe nâng này có thể kéo dài và thu gọn lại theo phương thẳng đứng, với kích thước từ 30cm đến 100cm. Không chỉ vậy, nó có thể chịu được trọng lượng tối đa là 22 kg.

Thiết kế độc đáo này cho phép các con robot có thể di chuyển bên dưới các đồ vật, nâng chúng lên và đưa chúng đến các vị trí khác nhau trong phòng. Nhờ đó, những con robot có thể nhanh chóng thay đổi cấu trúc một căn phòng nào đó sao cho phù hợp với cách sắp xếp đồ vật trong môi trường thực tế ảo mà người dùng đang trải nghiệm tại một thời điểm nhất định.

Cho đến nay, Suzuki và các cộng sự đã chế tạo ra được chín con robot và lập trình để chúng phối hợp với nhau và sắp xếp được các đồ vật theo các cách cụ thể. Việc chế tạo robot tương đối đơn giản và không quá tốn kém bởi các thành phần chính của chúng là một nền tảng robot Roomba - bao gồm một giá phơi kim loại mua từ Target và hai thiết bị truyền động tuyến tính.

“Chỉ có một số hệ thống hiện nay có khả năng hỗ trợ môi trường xúc giác với kích thước lớn cỡ căn phòng, do đó công trình của chúng tôi sẽ mở ra một hướng phát triển cho các ứng dụng mới và nhiều cơ hội thú vị mà trước đây chưa từng được biết đến”,

“Các chuyến tham quan bất động sản thực tế ảo giúp tiết kiệm chi phí và thời gian so với việc phải đến tận nơi, tuy nhiên hiện tại người tham quan vẫn chưa thể có trải nghiệm xúc giác như chạm vào các bề mặt hay ngồi xuống”, Suzuki giải thích. “Nhưng mặt khác, trong thiết kế kiến trúc, VR sẽ hỗ trợ các hoạt động giao tiếp giữa kiến trúc sư và khách hàng để các thiết kế có thể được thảo luận và chỉnh sửa trước khi đưa vào xây dựng.

Hệ thống này có thể hỗ trợ cho các ứng dụng kiến trúc, như tạo ra nội thất phòng, hoặc hỗ trợ cho các hoạt động hợp tác trong thiết kế kiến trúc. Đây là hai lĩnh vực ứng dụng ngày càng phổ biến trong công nghệ VR.

Trong tương lai, RoomShift cũng có thể được ứng dụng vào nhiều hoạt động khác nhau, ví dụ như giúp cho những người đang tìm mua nhà được quan sát căn phòng từ xa theo một cách chân thực.

Ryo Suzuki, trợ lý giáo sư tại Đại học Calgary

Không chỉ vậy, RoomShift cũng có thể tạo ra các trò chơi điện tử hoặc các hình thức giải trí hấp dẫn dựa trên VR. Chẳng hạn, các công viên giải trí có thể giới thiệu một phiên bản “môi trường” mới để đem lại cho khách tham quan những trải nghiệm VR mới mẻ. Ngoài ra, nó cũng có thể được ứng dụng như một công cụ để thiết kế và kiểm tra cách bố trí của ô tô, đồ nội thất hoặc máy bay trong các sản xuất công nghiệp.

“Chúng tôi rất hào hứng khi thấy RoomShift có thể đem lại cho mọi người nhiều trải nghiệm đa dạng”, Suzuki nói. “Tiềm năng của RoomShift có thể không chỉ giới hạn trong các ứng dụng VR. Chúng tôi rất trông đợi được khám phá cách thức những con robot này hỗ trợ các hoạt động hằng ngày của chúng ta (ví dụ như sắp xếp bàn ghế trong phòng để chuyển đổi một không gian phòng họp thành không gian giảng dạy)”.

Cho đến nay, các nhà nghiên cứu mới chủ yếu chứng minh tiềm năng của môi trường này trong vai trò là một công cụ cho thiết kế kiến trúc. Tuy nhiên, họ cũng hi vọng rằng các nhóm nghiên cứu khác trên thế giới sẽ sớm thử nghiệm RoomShift trong nhiều ứng dụng khác nữa.

Kim Dung