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虚拟现实的嗅觉模拟系统( 二 )


一些研究集中在气味合成和检测的发展上 。 传统上 ， 气味生成基于化学分子 ， 可以设计用于固定或移动排放 。 这种方法不是侵入性的 ， 即用户以与现实世界中相同的方式接收气味 。
它可以作为项链上的吊坠佩戴 ， 以及一个软件程序 ， 允许开发人员在其移动应用程序中添加气味 。 气味不会直接在用户的鼻子上散发 ， 这可能会导致检测延迟 ， 并要求设备产生大量气味 。

可以通过一种可穿戴的嗅觉显示器 ， 其中含有气味的空气通过管子输送到用户的鼻子 。 气味是根据用户的位置生成的 ， 由空间定位传感器检测 。 虽然它是可穿戴设备 ， 但它已连接到笔记本电脑 。
多种气味会导致颗粒挥之不去的问题 ， 需要去除异味 ， 可通过产生电子可操纵的超声波驱动的窄气流来控制香水的空间分布 。 另一个可能的问题是气味分子在环境中的分布 ， 这可以通过添加口罩来克服 。

研究还侧重于气味的空间和时间控制 ， 而不是综合 。 用户可以通过门口进入或离开四个房间 。 在每个房间中 ， 生成与房间或物体相关的嗅觉信息 。 用户从一个房间移动到另一个房间 ， 但嗅觉设备不会移动 。 用户还可以使用风力传感器操作物体 。
大多数解决方案基于气味分子的使用 。 另一种方法是非化学实施 ， 用弱电脉冲刺激鼻子中的嗅觉受体 。 非化学显示器的开发是一项艰巨的任务 ， 需要触发嗅上皮中的嗅觉受体 ， 例如通过在鼻孔的气味受体中产生电脉冲或通过将电极植入大脑的额叶 。 虽然这是一种有趣的方法 ， 但它很复杂 ， 成本高昂 ， 而且在这一点上是侵入性的 。

总之 ， 尽管已经提出并实施了几种嗅觉显示器 ， 但其中大多数价格昂贵或由于其复杂性而难以复制；它们很少提供移动性 ， 也没有提供软件解决方案 ， 使它们可以轻松地与虚拟现实应用程序集成 。
使用简单且廉价的组件设计具有视觉、听觉和嗅觉输出的设备 。 选择智能手机来解决视觉和听觉显示 。 游戏引擎和移动设备硬件的进步使复杂的虚拟现实应用程序能够在智能手机上运行 。 使用智能手机还可以使用游戏引擎进行虚拟现实软件开发 ， 并使用操纵杆或其他外部设备进行输入 。

前提要求是易于连接到虚拟现实眼镜、重量轻、电池供电、成本低 ， 并允许通过 API进行远程控制以打开和关闭它 。 正如本文所讨论的 ， 市场上几乎没有商用系统 ， 也找不到符合要求的现成嗅觉设备 ， 所以只能设计 。
为了制造嗅觉设备 ， 需要一个控制器系统和一个香味发射器 ， 以及驱动雾化器的电子设备 。 控制器选择了Raspberry Pi 3 Model B ， 这是一款著名的小型单板计算机 ， 广泛可用且价格低廉 。 系统的尺寸为110mm×56毫米×35毫米（电路板） ， 其总重量为239克（包括电池和气味储存库） ， 电源采用锂聚合物电池3.7v 5 Ah 。

气味是使用液体香料中的合成香精产生的 ， 通过超声波雾化器蒸发 。 之所以选择超声波香精发射器 ， 是因为它易于控制 ， 响应时间快 ， 并且发出足够的流量以立即到达用户的鼻孔 。 它通过快速振动压电陶瓷元件来工作 ， 该元件使接触的液体蒸发 。 虽然不能通过电压或电流调节来控制强度 ， 但强度可以通过香味开启的时间量来控制 ， 在短时间内打开和关闭它 。
未来的虚拟现实应用不仅应该使用视觉和听觉刺激 ， 还要再现我们完整的感官体验 ， 包括气味 。 嗅觉是人类重要的感知功能 ， 能够改变心率、呼吸频率、血氧、皮肤弹性和血压 。 它由大脑根据上下文、预期和先前的学习进行处理 ， 通过情绪和记忆增强用户体验 。 然而 ， 它很少用于虚拟现实应用程序 ， 到目前为止还没有做出足够的努力来包含它 。 虽然有几个商业项目正在开发嗅觉显示器 ， 但目前没有一个可供购买 。

嗅觉显示器可以安装在任何虚拟现实眼镜的前面 ， 因为它又小又轻 ， 非常靠近用户的鼻子 。 因此 ， 它提供了充分的移动性 ， 气味迅速到达用户的鼻子 。 该解决方案没有可能打扰用户的附件 。 它使用市售的现成组件 ， 所有组件价格实惠且易于购买 ， 是一个低成本且易于复制的系统 。
使用此处描述的软件服务可以快速开发带有气味的新应用程序 。 该设备有可能用于不同领域的虚拟现实应用 ， 例如旅游 ， 营销 ， 教育 ， 培训和健康 。 例如 ， 它可以帮助诊断疑似COVID-19患者的嗅觉丧失 。 实验表明 ， 当我们分析浸泡、用户满意度和感知时 ， 与使用纯水的应用程序相比 ， 有气味的应用程序的用户报告了更好的体验 ， 因此这种嗅觉设备为用户带来了积极的用户体验 。

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