虚拟现实系统作为人机交互系统，其真实性与交互性主要体现在人的各种动作、手势都能被计算机捕捉而作为虚拟现实系统反馈的信号。当人完全沉浸在计算机建构的虚拟世界中时，常用的鼠标和键盘已丧失了作用，取而代之的是各种能主动捕捉用户躯体、手势变化的数字化设备，这些设备能够自然、流畅地接收用户的各种命令，进行三维、6个自由度的操作，部分设备还能为用户提供包括触觉、视觉等感知在内的反馈信号。
1.空间球
在电脑鼠标的进化过程中，曾经出现过上方有轨迹球的机械鼠标，该鼠标依靠联动机械的滚轴传递坐标信息，占用桌面空间小、定位精确，常用于图形设计。虚拟现实世界中，我们的命令范围不再局限于窗口平面，而是朝三维空间延伸，因此出现了能输出三维空间位置信息的空间球。空间球（Space Ball）也称力矩球，如图8-21所示，通过装在球中心的几个张力器测量用户手部施加的力，并将测量值转化为三个平移运动和两个旋转运动的值送入计算机中，计算机根据这些值来改变其输出显示的图像。
图8-21 空间球
空间球可以扭转、挤压、拉伸以及来回摇摆，从而提供包括宽度、高度、深度、俯仰角、转动角和偏转角6自由度的虚拟现实场景的模拟交互，常用于虚拟场景中的自由漫游，或控制场景中某物体的空间位置及方向。空间球的优点是简单耐用，易于表现多维自由度，便于对虚拟空间中的虚拟对象进行操作；缺点是不够直观，选取对象不是很明确，而且需要在使用前进行培训。
2.数据手套
数据手套（Data Glove）是VPL公司在1987年推出的一种传感手套的专有名称。作为目前市面常用的多模式虚拟设备，数据手套不仅可用于虚拟场景中物体的抓取、移动、旋转等动作，而且可用于控制场景漫游。另外，通过搭载力反馈系统，数据手套还可实现用户亲手“碰触”虚拟世界的体验。其优点是体积小、质量小，而且用户感觉舒适、操作简单。按功能可以将其分为两种：虚拟现实数据手套、力反馈数据手套。
（1）虚拟现实数据手套
现有的传感数据手套品种繁多，它们最主要的区别在于采用的传感器不同。例如VPL数据手套，采用光纤作为传感器，根据光纤环返回的光强变化，测量手指关节的弯曲程度；图8-22（b）所示的赛伯手套织有多个由两片应变电阻片组成的传感器，通过测算传感器的电压变化，来计算每个手指的弯曲程度；DHM手套与前两种柔软的数据手套不同，它由金属构成，通常安装在用户的手背上，通过支杆上的位置传感器测算手指的动作。
虽然传感器各不相同，但数据手套的主要功能一致，即通过手指上的弯曲、扭曲传感器和手掌上的弯度、弧度传感器确定手及关节的位置和方向。当操作者戴着数据手套运动时，数据手套控制器可以输出手指各关节的位置信息，通过软件对这些信息进行处理，可进行虚拟场景中物体的抓取、移动、旋转等动作。常用的虚拟现实数据手套品牌有5DT、Cyber Glove、Measurand等，如图8-22所示。
图8-22 数据手套
（a）5DT数据手套；（b）Cyber Glove力反馈数据手套
（2）力反馈数据手套
除了能够跟踪手的位置和方位外，数据手套还可用于模拟触觉，这就是图8-22（b）所示的力反馈数据手套。它是传统数据手套和产生反馈力的驱动器的结合体，简单来说，就是传感器和驱动器的结合体。力反馈数据手套在虚拟现实系统中主要有两个作用：通过传感器测得人手的位置和姿态，并通过虚拟手再现；计算人手作用在虚拟物体上的作用力，并通过力反馈系统将物体的反作用力反馈到人手上。常见力反馈数据手套的品牌有Shadow Hand、Cyber Glove。
3.数据衣
数据衣是根据数据手套的原理研制出来的，是为了让虚拟显示系统识别全身运动而设计的输入装置。如图8-23所示，数据衣上装备着很多触觉传感器，可以根据需要检测出人的四肢、腰部的活动，以及关节的弯曲角度，然后由计算机重建图像。数据衣能对人体全身50多个不同的关节进行测量，再通过光电转换，使身体的运动信息被计算机识别；反过来，衣服也会在人身上产生压力和摩擦力，使人的感觉更加逼真。数据衣具有延迟大、分辨率低、作用范围小、使用不便的缺点，另外，还存在着如何适应不同形体的用户，如何协调大量传感器的实时同步等诸多问题。但随着各种相关技术的不断改进，数据衣将会在对人体运动的跟踪和模拟方面展现巨大的应用价值。
图8-23 数据衣
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