當前VR系統的控制器都是“一物多用”，同一對控制器可以針對不同應用充當“乒乓球拍”，“羽毛球拍”，“用戶雙手”，“槍炮”，“刀劍”和“盾牌”等等。盡管開發者可以巧妙地模擬出相當契合的感覺，但顯然，它離真正的“乒乓球拍”，“羽毛球拍”，“槍炮”或“刀劍”依然存在距離，無法提供完美的沉浸代入感。

在名為《AirRacket: Perceptual Design of Ungrounded, Directional Force Feedback to Improve Virtual Racket Sports Experiences》的論文中，主要由臺灣大學電機資訊學院學生領銜的研究團隊提出了一種能夠模擬乒乓球拍、羽毛球拍和網球拍的專用控制器AirRack。

具體來說，他們主要研發了一種類似噴氣飛機的噴氣組件，并用以替換乒乓球拍，羽毛球拍和網球拍的手柄部分，如下圖所示。這種特制設備需要連通由用戶背的噴氣背包，再利用產生氣體向后高速噴射的反沖作用來模擬球拍與球接觸時所產生的定向沖擊力。

如上圖所示，當球拍擊中網球時，產生的沖量（即短時間內的方向力）會造成球拍的線性加速度和旋轉加速度。為了引導球拍和保持特定姿勢，你的手部、手臂、肩膀、軀干和腿部肌肉必須協同工作。

這種觸覺體驗包括：

• 手抓住球拍手柄時的觸覺，例如相關壓力、皮膚拉伸和振動
• 動覺和本體感覺，例如關節位置和多個肌肉群的收縮，以對抗球拍產生的沖擊力。

顯然，傳統的VR控制器無法單純通過簡單的振動來模擬這種沖擊力。

如上圖所示，AirRacket系統主要包括：

• 氣動控制系統：一個控制力大小的壓力調節器和兩個控制力方向的電磁閥，均放在背包內；
• 定制設計的球拍裝置：分別針對乒乓球拍、羽毛球拍和網球拍進行定制。每個裝置都由運動專用手柄、碳纖維軸、連接器、噴嘴支架、以及兩個帶有獨立管道的噴嘴組成。

在具體操作中，系統將根據游戲應用的實際情況，由噴氣背包將壓縮空氣推進噴嘴以提供定向沖擊力。

團隊根據用戶反饋不斷優化提升原型。例如，他們探索了感知設計，增加了感知力大小和增加感知動態范圍。

研究人員發現了一種用戶錯覺：用戶會認為持續時間較長，且沒有任何視覺反饋的沖擊力具有更大的量級。在實驗中，被試認為明顯更長的力反饋持續時間對于更強的來球沖擊而言更逼真。

為了增加有效的和可感知的動態范圍，團隊探索了結合力量大小縮放和持續時間縮放的力量映射設計，并進行了形成性研究，以確定力映射的最小可感知沖擊力。

與之前的視覺-觸覺方法相比，這種純觸覺錯覺的獨特之處在于它不需要視覺反饋。所以，它可以與各種視覺觸覺技術結合使用，從而提高感知力的大小。

對模型進行的用戶體驗評估表明，這顯著提高了真實感，并受到了用戶的青睞。

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