馬里蘭大學的研究團隊近期推出了一款創新的 VR 觸覺系統——JetUnit，它利用水射流技術為用戶提供豐富多樣的力反饋體驗。該系統旨在通過優化參數，緊密複製直接水射流產生的強烈力感，同時確保用戶在享受沉浸式體驗時保持乾燥。
JetUnit 的設計挑戰在於如何在產生逼真的力反饋與保持用戶乾燥之間找到平衡點。團隊通過一系列定量實驗和感知研究，成功確定了該可穿戴設備的關鍵設計參數。實驗結果表明，基於水的觸覺系統能夠為用戶提供多樣化的力反饋感覺，顯著提升 VR 中的沉浸感。
與傳統的 VR 力反饋機制相比，如氣動系統、外骨骼和肌肉電刺激（EMS）等，JetUnit 具有顯著優勢。這些傳統方法雖然在特定類型的力反饋方面表現良好，但在力的強度、頻率或模式上往往受到限制，從而限制了 VR 應用場景的廣泛性。例如，氣動系統擅長模擬輕柔的觸摸，但在複製強烈撞擊感時力不從心；而基於橡膠的觸覺設備則擅長傳達即時衝擊，卻難以模擬柔軟、輕柔的觸摸或快速重複的感覺。
JetUnit 的核心在於使用水射流作為力反饋的媒介。由於水具有不可壓縮的性質，根據 Navier-Stokes 方程，壓力變化會直接導致速度變化，從而實現更有效的動量傳遞。這種特性使得 JetUnit 能夠在用戶身體上以各種模式傳遞強烈和溫和的力反饋，類似於水基按摩系統的體驗。
為了實現這一目標，JetUnit 採用了定製設計的腔室單元。水被直接推進到薄膜上，薄膜再將觸覺傳遞到用戶的皮膚。膜安全地密封在腔室的開口處，確保水不會溢出。然而，這種設計也帶來了水積聚和湍流的問題。為了解決這個問題，團隊在腔室設計中實施了多項創新措施，包括連接回收泵以促進有效排水、增加環形通道以快速排出膜周圍的水、使用薄保護套隔離水鏈與湍流以及優化內外氣壓平衡等。
通過這些措施，JetUnit 成功實現了廣泛的感知力強度和脈衝頻率的觸覺渲染。它能夠呈現逐漸變化的力反饋，為增強 VR 沉浸感提供了新的可能性。用戶研究表明，該系統能夠顯著增強虛擬現實中的沉浸式體驗，為用戶提供更加真實、豐富的觸覺感受。
