表面聲波傳感器使衣服和臺面成為觸摸界面

一項新的研究發(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、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)安娜堡分校計算機科學(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)行了實驗，這種聲學(xué)傳感器最初是為耳塞設(shè)計的，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)隊定制的信號處理和機器學(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。一個優(yōu)點是，產(chǎn)品設(shè)計師只需要在一個物體上添加一個傳感器，而不需要添加多個按鈕或觸摸傳感器?！?/p>

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，例如點擊和滑動。借助第二個VPU傳感器，它還可以檢測這些手勢的方向?！拔覀儗PU傳感器添加到筆記本電腦的腳部，有效地在桌面上創(chuàng)建了一個虛擬觸控板，使用戶能夠瀏覽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。”?？偠灾?，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，并通過讓計算系統(tǒng)更好地了解用戶的活動和需求來實現(xiàn)新的智能家居應(yīng)用，”Sample說。

審核編輯：劉清