کالبدشکافی کنترلر آکیولس تاچ (Oculus Touch): جادوی ردیابی انگشتان

قبل از اینکه دست به پیچ‌گوشتی بشیم، بیایم یه نگاه کلی به پکیج سیستم آکیولس تاچ بندازیم. داخل این مجموعه چیزهای جالبی پیدا می‌شه:

← یه سنسور ردیاب اضافه برای بالا بردن دقت تشخیص حرکات تو فضای اتاق.

← یه آداپتور مخصوص برای سازگاری با بازی Rockband.

← و البته دو تا کنترلر تاچ مجهز به فرستنده‌های مادون قرمز (IR) که قابلیت ردیابی انگشت‌ها رو دارن و پر از دکمه‌های مختلفن.

با استفاده از یه دوربین مخصوص دید در شب و حساس به مادون قرمز، تونستیم همون چیزی رو ببینیم که سنسورهای آکیولس موقع بازی می‌بینن.

حلقه‌های پلاستیکی مشکی رنگی که دور دسته‌ها قرار دارن، با چشم غیرمسلح کاملا ساده و یکدست به نظر می‌رسن؛ اما دوربین ما دو ردیف از ال‌ای‌دی‌های مادون قرمز رو زیر این پلاستیک‌ها تشخیص می‌ده.

این ال‌ای‌دی‌ها (دقیقا مثل همون‌هایی که روی خود هدست هستن) با یه الگوی هندسی خاص چیده شدن. این چیدمان به سنسور آکیولس کمک می‌کنه تا هدست و هر دو تا کنترلر رو تو فضای اتاق پیدا کنه و زاویه و موقعیت دقیقشون رو محاسبه کنه.

تازه به خاطر طراحی نامتقارن و خاص هر کنترلر، سنسور به راحتی می‌تونه دسته راست رو از چپ تشخیص بده؛ حتی اگه وسط یه بازی هیجان‌انگیز دست‌هات رو ضربدری روی هم گذاشته باشی!

روی بدنه یه فلش کوچیک کشیده شده که بهمون می‌گه این قسمت دقیقا مثل کنترلر تلویزیون به صورت کشویی باز می‌شه. درپوش باتری با یه آهنربای نسبتا قوی سر جاش محکم شده و یه ضربه‌گیر لاستیکی هم اونجا هست تا باتری رو سفت نگه داره و جلوی لرزشش رو بگیره.

آکیولس تو این کنترلرها از باتری‌های استاندارد قلمی (AA) استفاده کرده. با اینکه باتری داخل جعبه قابل شارژ نیست، اما خیلی راحت می‌تونی خودت یه باتری شارژی جاش بندازی. قطعا این طراحی خیلی بهتر از باتری‌های داخلی و چسب‌خورده است!

تو همین محفظه باتری، اطلاعات مدل و محل ساخت دستگاه نوشته شده. ضمنا، ما تقریبا مطمئنیم که زیر این برچسب اطلاعات، یه پیچ مخفی منتظرمونه.

حدسمون درست بود؛ زیر برچسب چند تا پیچ مخفی پیدا کردیم، اما حتی با باز کردنشون هم قاب دستگاه از جاش تکون نخورد. باید دنبال یه راه نفوذ دیگه بگردیم. به نظر می‌رسه پنل بالایی (جایی که دکمه‌ها هستن) نقطه شروع خوبی باشه. چون بوی چسب به مشام می‌رسه، کیسه حرارتی رو میاریم تا چسب‌ها رو نرم کنیم.

با اهرم کردن و بلند کردن پنل بالایی، با یه عالمه چسب روبرو می‌شیم و البته دلیل اصلی باز نشدن قاب رو هم پیدا می‌کنیم: یه پیچ مخفی دیگه اون زیر قایم شده بود!

با اینکه هنوز کامل نرفتیم داخل دستگاه، اما همین الانش هم یه چیزایی معلومه؛ چند تا سوئیچ، یه پد فلزی و احتمالا اولین ال‌ای‌دی مادون قرمز.

آخرین پیچ ستاره‌ای (Torx) رو هم باز می‌کنیم تا مانع بعدی رو از سر راه برداریم. بالاخره پنل کناری تسلیم می‌شه و می‌تونیم برای اولین بار یه نگاه واقعی به قطعات داخلی بندازیم.

بردهای الکترونیکی با فشردگی خیلی زیادی روی هم چیده شدن. تو همین نگاه اول، یه قطعه نظرمون رو جلب می‌کنه که شبیه موتورهای لرزشی خطی (Oscillator) به نظر می‌رسه.

بعد از باز کردن چند تا پیچ دیگه، می‌بینیم که حلقه پلاستیکی دور کنترلر همچنان با چسب محکم چسبیده. چاره‌ای نیست جز اینکه دوباره از ابزار قاب‌بازکن برای اهرم کردن استفاده کنیم. خوشبختانه این بار چسبش خیلی قوی نیست و بدون نیاز به حرارت دادن، پلاستیک حلقه جدا می‌شه.

زیر این حلقه، یه فلت یکپارچه قرار داره که تمام ال‌ای‌دی‌های مادون قرمز روش نصب شدن. بعد از جدا کردن کانکتور، این فلت به راحتی کنده می‌شه.

روی این فلت 22 تا ال‌ای‌دی مادون قرمز وجود داره که همه‌شون شماره‌گذاری شدن و حتی یه بارکد هم روش خورده. چقدر خوب می‌شد اگه این قطعات به عنوان لوازم یدکی راحت تو بازار پیدا می‌شدن!

به مسیرمون تو کالبدشکافی ادامه می‌دیم و محفظه پلاستیکی باتری رو کامل بیرون می‌کشیم. با کمی عمیق‌تر شدن تو دسته کنترلر، یه برد کوچیک و بامزه برای توزیع برق پیدا می‌کنیم. اما مشکل اینجاست که برای جدا کردنش به هویه نیاز داریم، چون سیم‌ها مستقیم بهش لحیم شدن! واقعا چرا از کانکتور استفاده نکردین؟ لحیم کردن سیم‌ها تعمیرپذیری رو به شدت پایین میاره.

روی این برد کوچیک، علاوه بر یه سری قطعات معمولی، چند تا پد لحیم‌کاری خالی هم می‌بینیم؛ شاید برای کسایی که دوست دارن روی کنترلرشون ال‌ای‌دی‌های شخصی‌سازی‌شده و هک‌های سخت‌افزاری پیاده کنن.

به جز محل اتصال فلت مادربرد و سوکت موتور لرزشی، یه مجموعه پد تست شش‌ضلعی هم زیر محفظه باتری به چشم می‌خوره که احتمالا برای عیب‌یابی کارخونه‌ای تعبیه شده.

درآوردن موتور لرزشی (Haptic) یه کم دردسر داره. چون با چسب حسابی محکم شده، باید یکم بهش حرارت بدیم و با احتیاط اهرمش کنیم تا بیرون بیاد.

این روزها انگار همه شرکت‌ها به سمت استفاده از موتورهای لرزشی خطی رفتن؛ از گوشی‌ها و لپ‌تاپ‌ها گرفته تا حالا هم کنترلرهای واقعیت مجازی. این موتورها حس لامسه خیلی واقعی‌تری رو شبیه‌سازی می‌کنن.

← آیسی مبدل افزاینده ولتاژ (Step-up converter) با جریان 1.8 آمپر ساخت Monolithic Power Systems.

به نظر می‌رسه برد مربوط به جوی‌استیک، مغز متفکر این سیستم باشه. این برد به شدت متراکم طراحی شده و پر از آیسی و سوئیچ‌های مختلفه.

دو تا فنر نسبتا بزرگ هم زیر دکمه‌های اصلی قرار دارن. اولش فکر کردیم این فنرها فقط برای تنظیم میزان سفتی و نرمی دکمه‌ها گذاشته شدن تا حس فشردنشون عالی باشه.

اما بعد از کمی بررسی بیشتر (و البته یه سوختگی کوچیک با هویه!) متوجه شدیم که این فنرها در واقع نقش اتصال‌دهنده مدار تشخیص لمس خازنی رو برای دکمه‌ها بازی می‌کنن.

بریم سراغ تراشه‌های روی برد! بعضی از این آیسی‌ها رو قبلا هم دیدیم:

← تراشه بلوتوث هوشمند و ماژول ارتباطی 2.4 گیگاهرتزی اختصاصی ساخت Nordic Semiconductor.

← کنترلر سنسورهای لمس خازنی تک‌الکترودی ساخت Analog Devices.

← سنسور ترکیبی ژیروسکوپ و شتاب‌سنج 6 محوره ساخت Invensense برای تشخیص دقیق حرکات دست.

← مبدل ولتاژ مجهز به سوئیچ قدرت 1 آمپری از برند Analog Devices.

و در نهایت، یه فلت پر از قطعات جذاب رو از روی قاب جدا می‌کنیم. روی این فلت، مجموعه‌ای از قطعات کلیدی نصب شدن:

← دو تا ال‌ای‌دی مادون قرمز دیگه! با این حساب، تعداد کل ال‌ای‌دی‌های هر کنترلر به 24 تا می‌رسه.

← یه ال‌ای‌دی معمولی که نورش از بالای کنترلر دیده می‌شه و احتمالا برای نشون دادن وضعیت روشن/خاموش بودن دستگاهه.

← سوئیچ مربوط به دکمه آکیولس یا دکمه منو (بسته به اینکه کدوم کنترلر رو باز کرده باشی).

← یه کنتاکت فنری که به یه پد رسانا وصل می‌شه و قسمت استراحت‌گاه شست (Thumb rest) رو تبدیل به یه دکمه لمسی می‌کنه.

همین قابلیت لمسی باعث می‌شه تا بتونی تو محیط بازی انگشت شستت رو بالا ببری و به بقیه لایک (Thumbs-up) بدی؛ قابلیتی که تو بازی‌های گروهی خیلی واجبه!

خب، کالبدشکافی ما به پایان رسید و حالا تمام قطعات این کنترلر پیچیده مثل یه نمودار آناتومی روی میز چیده شدن؛ از بردهای اصلی گرفته تا فلت‌هایی که مثل نخاع عمل می‌کنن!

درک نحوه ردیابی این سنسورها واقعا جذابه. ترکیب ال‌ای‌دی‌های مادون قرمز با دوربین‌های ردیاب، پایه‌گذار سیستم دقیق مکان‌یابی تو دنیای واقعیت مجازی شده.

مقایسه این مهندسی با کنترلرهای برندهای دیگه نشون می‌ده که هر شرکتی چقدر مسیر متفاوتی رو برای خلق یه تجربه بی‌نقص تو دنیای مجازی طی کرده.

امتیاز تعمیرپذیری کنترلر آکیولس تاچ: 5 از 10 (امتیاز 10 یعنی راحت‌ترین حالت تعمیر). بریم ببینیم چرا:

← تعویض باتری فوق‌العاده راحت و سریعه و درپوش آهنربایی تنها چیزیه که باید باز بشه.

← تو کل دستگاه فقط از پیچ‌های ستاره‌ای T5 و T6 استفاده شده، پس نیازی به عوض کردن مداوم سری پیچ‌گوشتی نداری.

← برای رسیدن به قطعات داخلی باید از سد محکم چسب‌های قوی و ضخیم عبور کنی.

← جوی‌استیک، پایه دکمه‌ها و اتصالات باتری مستقیما روی برد لحیم شدن؛ یعنی برای ساده‌ترین تعمیرات هم باید مهارت لحیم‌کاری داشته باشی.

← پیدا کردن مسیر باز کردن قاب، رد شدن از گیره‌های پلاستیکی و پیدا کردن پیچ‌های مخفی اصلا راحت نیست و ممکنه حین باز کردن باعث شکستن قطعات بشی. در مجموع مهندسی این کنترلرها خیلی فشرده و ظریفه. امیدوارم از این کالبدشکافی تو آیسی‌مدار لذت برده باشی و جواب سوالاتت رو درباره نحوه عملکرد این گجت‌های جذاب گرفته باشی. اگه این مطلب برات جالب بود، حتما اون رو برای دوستای گیمرت هم بفرست تا ببینن زیر دکمه‌هایی که فشار می‌دن چه خبره!