Умные тактильные поверхности используются в качестве нового интерфейса человека-киборга

Прочитано: 129 раз(а)
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (1 голосов, среднее: 5,00 из 5)
Loading ... Loading ...


Представьте себе: гладкий сенсорный дисплей, помещенный поверх тонкой силиконовой полимерной пленки, внезапно создает ощущение крошечной приподнятой кнопки под пальцем пользователя. Или как насчет идеи носить ту же самую полимерную пленку, как вторую кожу? При использовании для подкладки промышленной перчатки пленка может обеспечить ценную обратную связь за счет распознавания жестов и отправки тактильных сигналов, таких как импульсы или вибрации, владельцу. Исследовательская группа под руководством профессора Штефана Зелеке из Саарского университета в этом году примет участие в Hannover Messe, промышленной ярмарке, которая пройдет с 30 мая по 2 июня, где команда продемонстрирует, как умные тактильные поверхности теперь используются в качестве нового интерфейса человека-машины.

Исследовательская группа Зеелеке из Саарского университета использует тонкие силиконовые пленки, чтобы придать поверхностям совершенно новые возможности. Технология, которая способна создать ощущение тактильной «кнопки» или «ползунка» на плоских стеклянных экранах, буквально привносит новое измерение во взаимодействие с сенсорным экраном. Полимерная пленка способна менять форму по запросу, создавая ощущение приподнятой кнопки или клавиши на поверхности дисплея, которую пользователь затем может использовать, например, для навигации по странице или для ввода данных.

«Используя эту технологию, мы можем сделать пользовательские интерфейсы смартфонов, информационных экранов или бытовых устройств более удобными для пользователя», — сказал Зелеке, возглавляющий лабораторию интеллектуальных систем материалов в Саарландском университете. Если пользователь чувствует пульсацию или вибрацию под кончиками пальцев, он может ответить, коснувшись экрана. И поскольку пользователь также испытывает легкое сопротивление, которое мы ощущаем, когда нажимаем «настоящую» кнопку или переключатель, он знает, что его реакция была успешной. Для слепых и слабовидящих такая физическая обратная связь — не уловка, а чрезвычайно ценная повседневная жизнь.

Если эти высокотехнологичные пленки используются для подкладки одежды, они также могут действовать как тактильный человеко-машинный интерфейс. Одним из примеров применения такого типа может быть полное покрытие внутренней части перчатки сборщика высокоэластичной эластичной полимерной пленкой и использование ее в качестве датчика, чтобы компьютерная система знала, как оператор двигает рукой и пальцами. «Наша технология позволяет нам сделать систему умнее, вставив сложный датчик в перчатку, которую в любом случае будет носить оператор», — сказал Зелеке. А поскольку пленки имеют толщину всего около 50 микрон, они не мешают работе оператора. Если такая интерактивная перчатка используется в среде Индустрии 4.0, система может распознать, какое действие пытается выполнить владелец перчатки.

«Оператор может, например, управлять процессом движением руки. При работе со сложным промышленным оборудованием система может помочь избежать потенциально дорогостоящих ошибок, посылая тактильный сигнал, такой как постукивание, импульс или вибрация на руку или пальцы оператора», — пояснил Зелеке.

В этом году исследовательская группа посетит Ганноверскую выставку, где продемонстрирует прототип перчатки с улучшенными датчиками и тактильный дисплей. Их новая технология полимерной пленки также может быть использована в компьютерных играх, чтобы сделать игровой процесс более интенсивным.

Специально подготовленные силиконовые пленки представляют собой интеллектуальные системы материалов, которые могут питаться простым электрическим током. «Сверхгибкий электропроводящий слой печатается на каждой стороне сверхтонкой силиконовой пленки, чтобы создать так называемый «диэлектрический эластомер». Когда мы подаем напряжение к эластомеру, два электрода притягиваются друг к другу, сжимая полимер и вызывая она расширяется в стороны, увеличивая площадь поверхности , что, в свою очередь, изменяет электрическую емкость пленки», — объяснил Пол Моцки, научный сотрудник группы Зеелеке.

Когда оператор сгибает палец в перчатке, пленка растягивается, как вторая кожа, и это искажение вызывает изменение емкости. Исследователи могут точно определить значение емкости для каждого положения пленки по мере ее искажения. Таким образом, конкретное значение емкости, по существу, представляет определенное положение пальца оператора, а последовательность значений емкости представляет путь, по которому перемещается палец. Таким образом, пленка представляет собой растягиваемый датчик, который может эффективно действовать как орган чувств в инженерных приложениях. Перчатка может чувствовать движение руки, а интеллектуальный сенсорный экран определяет, нажал ли пользователь виртуальную кнопку.

Комбинируя значения измерений и интеллектуальные алгоритмы, команда разработала блок управления, который может прогнозировать и программировать последовательности движений и, таким образом, точно контролировать деформацию эластомерной пленки. «Мы используем свойства этих диэлектрических эластомеров для проектирования приводных систем», — объяснила Софи Налбах, инженер, возглавляющая группу электроактивных полимеров, входящую в лабораторию интеллектуальных систем материалов профессора Зелеке.

Изменяя приложенное электрическое поле, исследователи могут заставить пленку пульсировать, заставить ее принимать желаемую форму или заставить ее колебаться или изгибаться с определенной частотой. В сочетании с электроактивной полимерной системой промышленная перчатка может взаимодействовать с носителем, а экран дисплея может взаимодействовать с пользователем. «Если мы поместим тонкий стеклянный экран планшетного компьютера поверх полимерной пленки, пленка может выполнять очень быстрое изгибающееся движение под кончиком пальца пользователя, что создает у пользователя впечатление, что его палец лежит на кнопке или клавише. — пояснил Нальбах.

В настоящее время команда работает над рядом различных исследовательских проектов, направленных на объединение этих приводных систем на основе пленки, чтобы они могли сообщаться и сотрудничать друг с другом. Для этого исследователям потребуется придать новые возможности поверхностям и интерфейсам, что, в свою очередь, потребует дальнейшей миниатюризации технологии. Пленки из диэлектрического эластомера легкие, гибкие, бесшумные, энергоэффективные и экономичные в производстве.

Умные тактильные поверхности используются в качестве нового интерфейса человека-киборга



Новости партнеров