Финские инженеры попарились в виртуальной сауне

Финские инженеры разработали носимый интерфейс, который позволяет пользователю побывать в финской бане. Устройство состоит из VR-очков и куртки с интегрированными в рукава термоэлектрическими элементами Пельтье, их работа синхронизирована с событиями в игровом окружении. Интерфейс создает правдоподобную иллюзию распространения горячего пара или стекания холодной воды по рукам пользователя. Описание системы и результаты ее испытаний опубликованы в материалах конференции CHI 2026.

Технологии виртуальной реальности с каждым годом все точнее обманывают зрение и слух человека. Однако передача температурных ощущений до сих пор отставала в развитии из-за сложности миниатюризации аппаратных компонентов. Обычно для имитации жара или холода используются нагревательные лампы, вентиляторы и костюмы с циркулирующей по трубкам жидкостью. Существуют и более экзотические подходы. Например, в 2020 году американские инженеры предложили для имитации ощущений тепла и холода вдувать в нос пользователя вещества капсаицин и аналог ментола цинеол. Они активируют рецепторы температуры и тем самым обманывают тройничный нерв, заставляя его передавать в мозг сигналы об изменении температуры. Все эти методы имеют недостатки — они либо ограничивают подвижность пользователя, либо не позволяют создавать сложные температурные эффекты. Например, волны жары и холода, которые мы ощущаем, когда тело обволакивает пар или по коже стекает струя воды.

Исправить это решили инженеры под руководством Юй Сяо (Yu Xiao) из Университета Аалто. Они спроектировали носимый интерфейс для виртуальной реальности, который создает у пользователя ощущения движущегося по рукам тепла или холода за счет нескольких термоэлектрических преобразователей Пельтье. Элементы активируются последовательно друг за другом с определенной задержкой, в результате чего мозг интерпретирует такую цепочку сигналов как непрерывное перемещение источника тепла по поверхности тела.

Разработчики изготовили из хлопковой ткани куртку, в боковые части рукавов которой встроили восемь элементов Пельтье размером два на два сантиметра. Выбор местоположения связан с тем, что именно эти участки наиболее чувствительны к нагреву. Всего на каждую руку приходится по четыре модуля, расположенные на равном расстоянии друг от друга вдоль плеча и предплечья. Между кожей и термоэлектрическими элементами находится слой ткани для предотвращения ожогов. Внешний слой рукавов выполнен из более плотного материала для удержания тепла.

За управление температурой отвечает закрепленная на спине пользователя плата Arduino, которая получает команды от внешнего компьютера через USB или Wi-Fi и транслирует их затем по протоколу I2C. Датчики температуры, размещенные рядом с каждой пластиной, постоянно отслеживают нагрев. Эти данные передаются алгоритму ПИД-регулятора для точного поддержания заданной температуры. В роли виртуальной среды разработчики использовали движок Unreal Engine. Он отвечает за рендеринг графики и синхронизацию событий в игре с включением термоэлементов.

Для демонстрации возможностей костюма инженеры воссоздали виртуальную копию финской бани. В обшитой деревом комнате находится банная печь и ведро с водой. Пользователь держит в руках реальный деревянный ковш, положение которого отслеживается с помощью закрепленного на нем трекера. Если зачерпнуть виртуальную воду из ведра и выплеснуть ее на раскаленные камни печи, в тот же момент в игре появляются визуальные и звуковые эффекты пара, а система управления подает сигнал на термоэлектрические преобразователи: модули поочередно нагреваются до 45 градусов Цельсия со скоростью 3,86 градуса в секунду. Каждая пластина работает восемь секунд, а следующий элемент включается с задержкой в четыре секунды. Это и создает иллюзию горячей волны пара.

Помимо жара, VR-симулятор бани предлагает пользователю почувствовать контрастный душ. Если в игре опрокинуть на себя ведро с водой, запускается режим охлаждения. Панели в рукавах быстро снижают свою температуру до 25 градусов Цельсия. Задержка между включениями соседних модулей в этом случае меньше и составляет две секунды, так как кожа более чувствительна к холоду. Одновременно с температурным скачком запускается короткая вибрация встроенных вибромоторов. Сочетание механического и термического воздействий создает иллюзию окатывания холодной водой.

Авторы отмечают, что в будущем подобный интерфейс может использоваться не только в играх, но и в тренажерах для пожарных, виртуальном туризме и для имитации передачи тепловых ощущений от прикосновения между людьми.

Побывать в виртуальной реальности могут не только люди, но и животные. Недавно венгерские инженеры-энтузиасты собрали VR-устройство, с помощью которого крысы могут поиграть в культовый ретро-шутер Doom.