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表面聲波傳感器使衣服和臺面成為觸摸界面

IEEE電氣電子工程師 ? 來源:全球科創(chuàng)資源中心 ? 2023-05-11 09:42 ? 次閱讀

一項(xiàng)新的研究發(fā)現(xiàn),在微型麥克風(fēng)的幫助下,從廚房臺面到夾克袖子等日常表面都可以變成觸控板,這些麥克風(fēng)可以拾取穿過表面?zhèn)鞑サ穆暡ā?/p>

長期以來,科學(xué)家們一直在探索使用聲學(xué)傳感器來檢測觸摸產(chǎn)生的振動,作為觸摸屏的更簡單替代方案。然而,加速度計(jì)、傳統(tǒng)麥克風(fēng)和接觸式麥克風(fēng)等聲學(xué)傳感器通常僅限于低帶寬,限制了它們的潛在應(yīng)用。

因此,由密歇根大學(xué)安娜堡分校計(jì)算機(jī)科學(xué)家Alanson Sample領(lǐng)導(dǎo)的研究人員沒有依賴于在太空中快速傳播的傳統(tǒng)聲波,而是利用每當(dāng)物體接觸固體物體時(shí)在其表面產(chǎn)生波紋的聲波進(jìn)行了探索。長期以來,移動電話和其他設(shè)備一直依賴表面聲波(SAW)來幫助操縱無線電信號。

科學(xué)家們對語音拾取單元(VPU)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),這種聲學(xué)傳感器最初是為耳塞設(shè)計(jì)的,用于捕捉從聲帶傳播到內(nèi)耳的聲波,讓佩戴它們的人能夠在擁擠、嘈雜的環(huán)境中說話并被清晰地聽到。這些傳感器是密封的,有助于它們拒絕通過空氣傳播的聲波,同時(shí)通過接觸捕獲SAW。

這些2.65x3.5毫米語音拾取單的關(guān)鍵組件是使用與MEMS相同的方法制造的。Sample表示,這使語音拾取單具有比傳統(tǒng)接觸式麥克風(fēng)更寬的感應(yīng)范圍。

Sample指出,結(jié)果是一個(gè)非常寬的20赫茲到20千赫頻帶的聲學(xué)接觸式麥克風(fēng)。他說,與之前的小工具相比,結(jié)合研究團(tuán)隊(duì)定制的信號處理和機(jī)器學(xué)習(xí)管道,新系統(tǒng)可以從一組更豐富的觸摸事件、手勢和物體中感知和識別SAW,在連續(xù)表面上的任何地方,都不會受到背景噪聲的干擾。

Sample說:“總而言之,名為SAWsense的新系統(tǒng)允許我們在幾乎任何物體或設(shè)備上創(chuàng)建輸入界面,并檢測桌子和地板等表面上的各種活動。一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是,產(chǎn)品設(shè)計(jì)師只需要在一個(gè)物體上添加一個(gè)傳感器,而不需要添加多個(gè)按鈕或觸摸傳感器。”

科學(xué)家們嘗試在各種表面和物體上添加手勢界面。例如,在桌子等傳統(tǒng)平面上,SAWSense可以識別觸控板式的手勢,例如點(diǎn)擊和滑動。借助第二個(gè)VPU傳感器,它還可以檢測這些手勢的方向。“我們將VPU傳感器添加到筆記本電腦的腳部,有效地在桌面上創(chuàng)建了一個(gè)虛擬觸控板,使用戶能夠?yàn)g覽Web和PDF,”Sample說。

研究人員使用SAWsense將觸摸界面添加到更不尋常的幾何形狀中,例如在玩具龍上輕拍頭部和摩擦腹部。它們還可以增強(qiáng)夾克袖子等織物,表明SAW不限于剛性表面。

此外,科學(xué)家們還調(diào)查了SAWsense除了在表面上識別手勢外,還能幫助識別哪些活動。Sample說:“例如,我們分析了常見的膳食準(zhǔn)備任務(wù),如切碎、攪拌、去皮、混合、混合、沸水,發(fā)現(xiàn)我們的系統(tǒng)可以很容易地在表面的任何地方檢測到這些事件。”。總而言之,它可以識別16種不同的烹飪相關(guān)任務(wù)。

在所有這些示例中,SAWsense的準(zhǔn)確度都超過97%。這種新的傳感技術(shù)“將使產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員能夠在我們最喜歡的電子設(shè)備中創(chuàng)建成本更低、更有效的觸摸界面,并通過讓計(jì)算系統(tǒng)更好地了解用戶的活動和需求來實(shí)現(xiàn)新的智能家居應(yīng)用,”Sample說。





審核編輯:劉清

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原文標(biāo)題:表面聲波傳感器使衣服和臺面成為觸摸界面

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