可穿戴人機(jī)界面設(shè)備 HMI 可用于控制機(jī)器、計(jì)算機(jī)、音樂(lè)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(kāi)發(fā)了一種可拉伸、廉價(jià)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(hào)。
(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(lè)揚(yáng)聲器的命令組件交互：播放、暫停、下一個(gè)和上一個(gè)。(右二)自供電磁彈性傳感器陣列可滾動(dòng)和可拉伸。圖片來(lái)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(gè)主要組件。第一個(gè)組件是將機(jī)械運(yùn)動(dòng)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(chǎng)變化。
第二個(gè)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(chǎng)變化并通過(guò)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(dòng)、折疊和拉伸等變形下產(chǎn)生穩(wěn)定的功率，”來(lái)自加州大學(xué)洛杉磯分校的作者 Jun Chen 說(shuō)：“由于這些引人注目的功能，該設(shè)備可以通過(guò)將人體生物力學(xué)活動(dòng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)來(lái)用于人體驅(qū)動(dòng)的 HMI ?！?/p>
運(yùn)行 HMI 所需的動(dòng)力來(lái)自佩戴者的動(dòng)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(shí)情況下進(jìn)行了測(cè)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(dòng)期間。該設(shè)備在潮濕時(shí)工作良好，因?yàn)榇艌?chǎng)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(guò)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(cè)試他們的系統(tǒng)，研究人員進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，受試者用手指敲擊來(lái)關(guān)閉和打開(kāi)燈并控制音樂(lè)播放器。
“我們的磁彈性傳感器陣列不僅可以無(wú)線充當(dāng)燈的開(kāi)關(guān)按鈕，還可以控制音樂(lè)播放器的命令功能，代表播放、暫停、下一個(gè)和上一個(gè)的動(dòng)作，”陳說(shuō)。
這些測(cè)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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