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[CHI 2026] 眼睛看着前方,腰带能提醒身后的虚拟障碍吗?

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在 VR 中追赶一个目标,视线跟着它移动,脚边的椅子却可能退出注意。真实世界里,身体碰到物件会立刻得到反馈;虚拟椅子常常只是被穿过去。画面仍在继续,身体与场景的关系却少了一层约束。

发表于 CHI 2026 的《Belt and whistles - adding lower body collision awareness for MR experiences》,用一条触觉腰带提醒附近的虚拟障碍物。它不试图把腿脚每一处接触都逼真重现,而是向腰部提供方向与接近信息,让人更早注意到视野之外的对象。

论文图 1:腰带把附近虚拟障碍物的方向、接近程度与碰撞转成腰部振动,帮助注意视野外的信息;研究重点是虚拟障碍物。

碰到之后提醒,靠近之前也给线索

原型用六个振动执行器围绕腰部排列,相邻单元的强度组合表达中间方向。装置通过无线通信与头显中的应用连接;执行器装在可调腰带上,让不同用户能调整位置和贴合程度。

论文图 2:六个振动执行器围绕腰部排列,用相邻单元的强度组合表达方向。提示位置在腰部,不是把真实脚部接触感完整复现。

研究使用两种反馈。碰撞发生时,腰带在相应方向给出短促的振动;接近障碍物时,则持续提供随距离增强的信号。碰撞提示告诉用户“已经发生了接触”,接近提示提供改变路径的机会。发生碰撞时,短促提示会暂时覆盖连续信号。

论文图 3:接近信号持续变化,碰撞信号短促且优先播放;图右是无线控制与驱动硬件。两种时机提供不同的动作线索。

这不只是多加一种提醒声。方向与距离转移到腰部,可能让人在继续观察目标或聆听场景时获得线索。不过,持续刺激也可能被忽略或觉得分心;信号范围与强度,需要按行走速度、任务紧张程度以及衣物传递效果调整。

当前系统最多同时呈现两个最近障碍物的接近信号,以减少混杂。人体碰撞则用位于用户位置附近的简化胶囊模型判断,没有完整追踪腿脚。腰部哪一侧振动说明的是障碍方向,不能直接解释成脚踝或膝盖正在受到真实碰撞。

忙着追目标时,提前提醒是否还有用?

研究招募 20 人,让每个人完成两项实验,并平衡顺序。第一项在有虚拟交通锥的空间追逐目标球,同时观察不断变化的数字,在出现指定数字时报告。任务以时间压力和注意分配模拟较忙碌的 VR 体验。

每个人经历三种条件:仅视听呈现、增加碰撞提示,以及同时增加碰撞与接近提示。场景中的目标和障碍物仍然可见,触觉承担的是补充注意线索,而不是完全替代视觉。

论文图 7:加入接近与碰撞提示后,分心任务中的碰撞减少;路径长度和完成时间差异未达显著。单独碰撞提示没有显著减少碰撞。

作者报告的平均碰撞数分别约为 39.45、37.55 和 32.56。剔除两个异常值后的模型分析支持组合提示比仅视听条件更少碰撞;只在碰撞后振动的条件,没有显著减少碰撞。这个差别支持提前获得线索的重要性,也提醒我们不要把“用了腰带”当成单一效果。

路径长度与完成时间没有发现显著差异。这说明研究未检测到明显效率损失,但不是严格证明各种条件完全一样快。组合反馈也没有消除碰撞,高强度任务下,有人仍会错过逐渐增强的接近信号。

论文中,距离指标的图注与正文存在方向表述不一致,因此这里主要依据碰撞结果判断,不进一步宣称用户一定更靠近或更远离障碍。把相互冲突的描述合成一个漂亮结论,反而会模糊证据。

画面变暗以后,身体怎样继续探索?

第二项实验把参与者放在有家具的虚拟房间里,比较照明与黑暗环境,也比较只有碰撞提示和加入接近提示。黑暗条件里,目标仍然可见,家具则需要依靠触觉信息来避开;这与在现实黑房间里识别真实家具不同。

作者报告,在黑暗条件下,增加接近信号影响了参与者与家具之间的距离保持;环境与接近反馈的交互没有显著结果,因此不能写成腰带已证明在黑暗中产生更大的优势。这项实验展示另一种使用节奏:有时间探索时,人可以更主动地读取持续反馈。

工作负荷问卷没有发现额外的心理或身体负担、努力等方面的显著增加,但个人感受并不一致。有参与者觉得振动分心,有人希望更强的提示和更精细的腿部碰撞模型。平均问卷结果不能覆盖这些设计需求,也不能代表长期佩戴舒适性。

为什么值得关注

触觉腰带把虚拟空间中的约束送回身体,为注意不在障碍物上的时刻增加感知入口。相比把撞击做得极其逼真,这项研究更关心人是否得到了足以调整动作的信息。碰撞后果与接近线索一起使用,为游戏和空间探索提供了可继续验证的方向。

它的证据主要来自年轻、健康参与者的实验室任务,障碍物由应用中的几何模型提供,腰带本身没有证明可以可靠识别真实房间中的未知物件。参与者提出的盲人导航用途也只是建议,并未对该群体测试。若要扩展到真实空间或更多人体姿势,还需增加可靠的感知、腿脚建模与反馈设计,再检验不同人如何解释提示。现阶段更合理的定位,是增强虚拟场景的身体意识,而非已成熟的现实防撞系统。

资料来源

论文:Belt and whistles - adding lower body collision awareness for MR experiences;

作者:Diar Abdlkarim, Devika Mukherjee, Daniele Giunchi, Massimiliano Di Luca, Eyal Ofek;

会议:Proceedings of the 2026 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI ’26), April 13–17, 2026, Barcelona, Spain;

DOI:https://doi.org/10.1145/3772318.3793143

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