淺談元宇宙的傳感交互技術(shù)

導(dǎo)讀：隨著某國際知名社交平臺更名將“元宇宙”推向了大眾視野，至今熱度仍存，近日周杰倫持有的價(jià)值超320萬元NFT愚人節(jié)被盜又將“元宇宙”拉入民眾視野。但是對常人來講，元宇宙是什么?

通常認(rèn)為，《雪崩》小說里描述下的跨平臺、沉浸式的共享空間(虛擬世界)，是元宇宙概念的源頭。

但元宇宙并沒有標(biāo)準(zhǔn)的定義，其可以解釋為結(jié)合現(xiàn)有虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)并結(jié)合未來科技發(fā)展的想象的產(chǎn)物，我們所理解的元宇宙，基于物聯(lián)網(wǎng)和交互技術(shù)高度融合，可實(shí)現(xiàn)跨維的“穿越”體驗(yàn)。

元宇宙產(chǎn)業(yè)鏈

元宇宙下的世界，除了需要高度發(fā)達(dá)的物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸和人工智能學(xué)習(xí)技術(shù)的支撐，還必須建立人體與傳感識別技術(shù)交互的體表穿戴輔助，來完成沉浸式環(huán)境空間使用視覺、聽覺、觸覺等感官元素傳達(dá)真實(shí)世界的存在感，甚至模擬完整的社交環(huán)境體驗(yàn)。

現(xiàn)有的元宇宙基礎(chǔ)布局主要圍繞AR/VR展開，其產(chǎn)業(yè)鏈包含區(qū)塊鏈、交互、電子游戲、人工智能、網(wǎng)絡(luò)及運(yùn)算和物聯(lián)網(wǎng)這六大核心技術(shù)。

元宇宙的傳感交互技術(shù)

要實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互和萬物互聯(lián)，需要同時具備傳感器、數(shù)據(jù)集成和分析(智能中樞)促動器三大要素，傳感技術(shù)作為收集信號并發(fā)出數(shù)據(jù)的橋梁，在實(shí)現(xiàn)虛擬向現(xiàn)實(shí)邁入過程中扮演著舉足輕重的作用。

在交互技術(shù)應(yīng)用中，通過結(jié)合體感、環(huán)境的傳感技術(shù)能為元宇宙用戶提供各種更加真實(shí)有效的體感，比如視覺、觸覺、聽覺、嗅覺、味覺等。

在物理世界中，如何將萬物融入進(jìn)單個呈現(xiàn)載體(體感設(shè)備)，并對主體產(chǎn)生的不同物理狀態(tài)傳達(dá)出對應(yīng)指令，還需要物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持，把傳感器融合到感知層中。

要實(shí)現(xiàn)元宇宙這個想法，需要借助許多設(shè)備和內(nèi)容，像VR、AR等技術(shù)，視覺、聽覺等硬件我們大都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，然而要怎么在元宇宙里再現(xiàn)人的觸覺、味覺等感官呢?

味覺傳感，出于人體安全相對敏感，目前雖已初步實(shí)現(xiàn)用于對食品、農(nóng)產(chǎn)品、藥品等進(jìn)行味覺感官指標(biāo)分析(酸甜咸辣苦等)，但是直接作用于人體還需要更先進(jìn)的技術(shù)和長久的時間。

而觸覺傳感技術(shù)，應(yīng)用領(lǐng)域更為廣泛，實(shí)現(xiàn)進(jìn)程快。

“柔性時代”已然來臨，成為業(yè)內(nèi)人士的共識。隨著柔性基底、金屬材料、無機(jī)半導(dǎo)體材料、有機(jī)材料和碳材料等技術(shù)工藝愈加成熟，作為柔性電子設(shè)備的重要組成部分，柔性傳感器正在從基礎(chǔ)研究向產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。

柔性傳感器就是實(shí)現(xiàn)觸覺，制造“電子皮膚”的基石，利用柔性傳感器和導(dǎo)電體，科學(xué)家可以將外界的受力或受熱情況轉(zhuǎn)換為電信號，傳遞給機(jī)器人的電腦進(jìn)行信號處理，這樣就可以制作成透明、柔韌、可延展、可自由彎曲折疊、可穿戴的電子皮膚，以便實(shí)時精準(zhǔn)的監(jiān)測出人體各項(xiàng)指標(biāo)。

體感交互 | 柔性化生產(chǎn)

元宇宙的發(fā)展，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將為社會生活帶來一場質(zhì)的改變，從AR/VR的市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展線路看，未來體感交互的市場趨向?qū)⒏蛴诖蟊娤M(fèi)層面，而大眾消費(fèi)需求的多樣性決定產(chǎn)品功能普適、產(chǎn)品設(shè)計(jì)多樣。

以需定產(chǎn)的方式即柔性化生產(chǎn)，在柔性制造中，考驗(yàn)的是生產(chǎn)線和供應(yīng)鏈的反應(yīng)速度，而依托于機(jī)器人和人工智能技術(shù)進(jìn)步，柔性制造模式也將廣泛存在。

在工業(yè)產(chǎn)線上，要滿足小批量、多場景模式的生產(chǎn)能力，需要敏捷和精準(zhǔn)的反應(yīng)能力，只能借助特定的生產(chǎn)設(shè)備來完成。

就比如工業(yè)協(xié)作機(jī)器人，其具備易于編程、安裝快速、部署靈活的特點(diǎn)，在一些特定精密裝配、堆碼垛或工業(yè)打磨場景中，還可以集成六維力傳感器實(shí)現(xiàn)力控和保護(hù)的應(yīng)用。

目前，國內(nèi)大量工業(yè)協(xié)作機(jī)器人品牌都與海伯森保持著合作伙伴關(guān)系，海伯森的六維力傳感器可實(shí)時檢測XYZ三個方位所受到的力和力矩，具備超低溫漂、高靜態(tài)過載保護(hù)、高速采樣頻率等特點(diǎn)，在柔性化生產(chǎn)場景中應(yīng)用十分廣泛。

體感交互 | 芯片制造及檢測

在工業(yè)制造領(lǐng)域，半導(dǎo)體行業(yè)是現(xiàn)代電子信息社會高速發(fā)展的重要支撐，其觸角延伸到了工業(yè)、消費(fèi)、科研等方方面面。

半導(dǎo)體材料作為 IC 制造重要基材，比如芯片，當(dāng)下被普遍用在了手表、手機(jī)、電腦等電子產(chǎn)品中，并且成為其中不可替代的一部分。

在互聯(lián)網(wǎng)盛行的年代，半導(dǎo)體的重要性已經(jīng)愈來愈凸顯，未來元宇宙下的體感交互設(shè)備功能實(shí)現(xiàn)需要基于大量芯片的設(shè)計(jì)應(yīng)用的融合。

體感交互設(shè)備與人體直接接觸，其安全性穩(wěn)定性更是需要嚴(yán)格要求，因此對芯片設(shè)計(jì)制造提出了更大的挑戰(zhàn)。

一般在芯片制作的完整過程中包括：工藝設(shè)計(jì)、晶片制作、封裝測試等環(huán)節(jié)，其中封裝測試環(huán)節(jié)中產(chǎn)品檢測成為重要組成部分，進(jìn)行芯片檢測主要是為了盡早發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素,防止芯片出現(xiàn)成批超差、返修、報(bào)廢現(xiàn)象的發(fā)生,它是產(chǎn)品工序質(zhì)量控制和成本節(jié)流的一種重要方法。

芯片檢測過程復(fù)雜，要求也極為精密，除了設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能和產(chǎn)品性能校對需要驗(yàn)證，在封裝測試環(huán)節(jié)中還需要借助精密的光學(xué)機(jī)器視覺產(chǎn)品，就比如基于光譜共焦原理的傳感器檢測設(shè)備，不受光強(qiáng)干擾，可以實(shí)現(xiàn)微米級甚至是納米級的檢測精度，在國內(nèi)，海伯森研發(fā)出的高端3D線光譜共焦傳感器HPS-LCF系列可用于芯片的外觀尺寸、形貌分析及焊錫、覆膠工藝缺陷的3D檢測，除此之外，海伯森的點(diǎn)光譜共焦位移傳感器HPS-CF系列可實(shí)現(xiàn)芯片表面輪廓、晶圓外觀缺陷、厚度的精密測量。

小結(jié)

海伯森相關(guān)負(fù)責(zé)人表達(dá)對虛擬現(xiàn)實(shí)的看法：“如今各種先進(jìn)概念的實(shí)現(xiàn)都離不開高端輔助工具或者信息載體，這也意味著離不開實(shí)體的制造和關(guān)聯(lián)傳感技術(shù)。元宇宙下的虛擬現(xiàn)實(shí)能不能打通這個“世外桃源”，還需更長久的時間進(jìn)行科學(xué)研究，需要更急需的市場需求來支撐，至于何時實(shí)現(xiàn)整體的體感交互，尤其是腦機(jī)這種沉浸式進(jìn)入的體驗(yàn)將是未來將面臨的最大難題，我們高端傳感技術(shù)還需要更加深入的研究提升信息檢測傳達(dá)的效率，為制造賦能。”

30年河?xùn)|，30年河西，誰能說的清呢?不過時代進(jìn)步，未來可期!