可穿戴人機(jī)界面設(shè)備 HMI 可用于控制機(jī)器、計算機(jī)、音樂播放器和其他系統(tǒng)。傳統(tǒng) HMI 面臨的挑戰(zhàn)是人體皮膚上存在汗水。
近日，加州大學(xué)洛杉磯分校的科學(xué)家開發(fā)了一種可拉伸、廉價和防水的 HMI。該設(shè)備基于軟磁彈性傳感器陣列，可將手指按壓產(chǎn)生的機(jī)械壓力轉(zhuǎn)換為電信號。
(左)磁彈性傳感器陣列的照片，它符合人體皮膚，即使暴露在液體中也能正常工作。它可以與音樂揚(yáng)聲器的命令組件交互：播放、暫停、下一個和上一個。(右二)自供電磁彈性傳感器陣列可滾動和可拉伸。圖片來源：加州大學(xué)洛杉磯分校的 Jun Chen 研究小組
該設(shè)備包括兩個主要組件。第一個組件是將機(jī)械運(yùn)動轉(zhuǎn)換為磁響應(yīng)的層。它由一組多孔硅膠基質(zhì)中的微磁體組成，可以將溫和的指尖壓力轉(zhuǎn)換為磁場變化。
第二個組件是由圖案化的液態(tài)金屬線圈組成的磁感應(yīng)層。這些線圈響應(yīng)磁場變化并通過電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)電。
“由于材料的柔韌性和耐用性，磁彈性傳感器陣列可以在諸如滾動、折疊和拉伸等變形下產(chǎn)生穩(wěn)定的功率，”來自加州大學(xué)洛杉磯分校的作者 Jun Chen 說：“由于這些引人注目的功能，該設(shè)備可以通過將人體生物力學(xué)活動轉(zhuǎn)化為電信號來用于人體驅(qū)動的 HMI 。”
運(yùn)行 HMI 所需的動力來自佩戴者的動作。這意味著不需要電池或其他外部電源組件，使 HMI 更加環(huán)保和可持續(xù)。
該設(shè)備在各種真實情況下進(jìn)行了測試，包括存在噴水的情況，例如可能存在于淋浴、暴雨或劇烈運(yùn)動期間。該設(shè)備在潮濕時工作良好，因為磁場不受水的存在很大影響。
研究人員研究了一系列制造和組裝技術(shù)，以優(yōu)化設(shè)備的生物力學(xué)到電能的轉(zhuǎn)換。他們發(fā)現(xiàn)，通過控制柔性薄膜的厚度和磁性粒子的濃度，他們可以在性能和靈活性之間取得平衡。
為了測試他們的系統(tǒng)，研究人員進(jìn)行了一系列實驗，受試者用手指敲擊來關(guān)閉和打開燈并控制音樂播放器。
“我們的磁彈性傳感器陣列不僅可以無線充當(dāng)燈的開關(guān)按鈕，還可以控制音樂播放器的命令功能，代表播放、暫停、下一個和上一個的動作，”陳說。
這些測試保證了多功能防水 HMI 的新應(yīng)用，可用于控制多種類型的智能設(shè)備。
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