Haptic feedback and embodiment in the physical metaverse: exploring proprioception and body ownership

The remarkable flexibility of the human brain allows for the alteration of our internal body representation through exposure to external and proprioceptive stimuli. This adaptability extends to the potential embodiment of tools, prostheses, and diverse body forms. The growing interest in embodying avatars, particularly within the Physical Metaverse enabling physical interactions in virtual environments, forms the backdrop for this study. This thesis seeks to investigate and propose methods for instilling a sense of embodiment in a subject using a generic, not necessarily human-shaped, avatar, employing carefully designed haptic feedback devices. Our focus is on crafting a conceptual framework to effectively map the subject's body onto that of the avatar, along with the design and implementation of haptic devices. These devices aim to provide a natural sense of controllability and induce a profound sense of embodiment. Building upon theoretical foundations and insights from previous works, we conducted a series of trial-and-error experiments, exploring various technological solutions. This iterative process led to the development of innovative haptic feedback devices, subsequently tested in virtual environments representing avatars. The results suggest that our feedback devices have the capacity to induce a discernible sense of embodiment in subjects, contributing valuable insights to the ongoing discourse on avatar embodiment in virtual spaces.

La notevole flessibilità del cervello umano consente la modifica della nostra rappresentazione interna del corpo attraverso l'esposizione a stimoli esterni e propriocettivi. Questa adattabilità si estende alla possibile incorporazione di strumenti, protesi e diverse forme corporee. L'interesse crescente nell'incarnare avatar, in particolare all'interno del Metaverso Fisico che consente interazioni fisiche in ambienti virtuali, costituisce lo sfondo di questo studio. Questa tesi mira a investigare e proporre metodi per instillare un senso di incarnazione in un soggetto utilizzando un avatar generico, non necessariamente di forma umana, mediante l'uso di appositi dispositivi aptici attentamente progettati. Il nostro focus è sulla creazione di un quadro concettuale per mappare efficacemente il corpo del soggetto su quello dell'avatar, insieme alla progettazione e all'implementazione di dispositivi aptici. Questi dispositivi mirano a fornire un senso naturale di controllabilità e a indurre un profondo senso di incarnazione. Basandoci su fondamenta teoriche e intuizioni da lavori precedenti, abbiamo condotto una serie di esperimenti di tentativi ed errori, esplorando varie soluzioni tecnologiche. Questo processo iterativo ha portato allo sviluppo di innovativi dispositivi aptici, successivamente testati in ambienti virtuali che rappresentano avatar. I risultati suggeriscono che i nostri dispositivi aptici hanno la capacità di indurre un evidente senso di incarnazione nei soggetti, contribuendo con preziosi spunti al dibattito in corso sull'incarnazione degli avatar negli spazi virtuali.