Skin Track技术如何将你的整条手臂变成设备的触摸板


新一代智能手表是功能超越单纯计时功能的电脑腕表。智能手表的功能不再局限于显示时间,最新的智能手表可以用于进行简单的计算、管理电话、收听音乐等等。

如今,随着更高版本操作系统的出现,智能手表的基本用途发生了根本性的转变。它可以运行媒体播放器,播放数字音频和视频文件。它还可以连接蓝牙或USB耳机。事实上,最新的手表可以被认为是手机的替代品,因为它几乎可以执行普通手机可以执行的所有应用程序。

智能手表日渐式微的普及率

智能手表普及率主要受到其屏幕尺寸小的限制。正因为如此,我们与它的互动程度降低了。事实上,屏幕尺寸非常小,以至于我们一根手指就能遮挡屏幕的大部分区域。为了解决这个问题,科学家们开发了一种名为Skin Track系统的技术,该系统可以让我们的整条手臂充当触摸板。

这项技术使我们的前臂变成了触摸屏,从而可以使用更大的表面积轻松进行所有操作。因此,这项将手臂变成屏幕的新突破技术解决了几乎所有智能手表面临的最大挑战之一。这项技术被称为Screen Track。

Skin Track 系统

最新的Skin-Track系统只需要一个特殊的指环用于轻触,当手指触摸或悬停在皮肤表面附近时,指环会通过皮肤传播低振幅、高频信号。为了接收指环的信号,智能手表上安装了电极。

与之前的“皮肤变屏幕”方法相比,Skin Track系统被认为是一项突破性技术。之前的技术采用柔性叠加层、互动纺织品和投影仪/摄像头组合,操作起来非常繁琐。

克服小屏幕的限制

Skin Track 最初由匹兹堡卡内基梅隆大学人机交互研究所的未来接口小组开发。科学家们现在认为,Skin Track系统是解决智能手表小屏幕限制的答案。

研究小组成员、博士生Gierad Laput表示,使用智能手表和其他数码产品的最大困难在于其屏幕太小。与设备的交互区域非常小,以至于我们的手指会遮挡屏幕的大部分区域,这使得体型较大的人使用这种数码饰品更加困难。

为了强调这项技术的优势,人机交互研究所一年级博士生杨张(Yang Zhang)表示,该系统不会增加额外的负担,因为人们习惯于戴戒指和手表。因此,如果可以使用一个戒指来全面使用数字设备,这对我们来说是一个很好的发现。

Skin Track 系统的工作原理?

Skin Track 系统的操作并不复杂。其方法非常简单,利用了皮肤作为导电体可以作为物理波导的事实。因此,Skin-track 基于物理波导原理,利用沿人体手臂等物理波导传播的电磁波。人体是导电的,因此手臂可以作为电信号的波导。

现在,为了确定佩戴信号发射环的手指的位置和移动,在智能手表表面放置了两组电极。一对电极放置在手表的12点钟和6点钟位置,用于检测手指沿前臂宽度的移动。另一组电极放置在3点钟和9点钟位置,用于显示手指沿前臂长度的移动。

上述电极布置对沿Y轴的运动最为敏感,因为前臂的宽度仅限于6-8厘米。然而,沿X轴的灵敏度可以降低,因为前臂的长度可以达到几英寸。

人体皮肤的介电常数是关键

手表的设想基于以下几点:皮肤在80MHz频率下的平均介电常数为17,因此在80MHz频率下,电磁波以7.3×107 m/s的速度传播。指环设计为发射80MHz交流信号,这会导致每厘米传播约4°的相位差。Skin Track系统的主要部件是信号发射环和连接到手表的感应带。

为方便起见,右撇子会在右手戴戒指,左手戴手表,反之亦然。Skin Track系统功能主要包括两个方面:首先是手指沿前臂的位置和运动,其次是手指触摸前臂时的应用程序或功能的选择。

如上所述,电极确定手指沿前臂的位置,而手指的触摸是通过沿皮肤向手表发送电信号来实现的,皮肤充当物理波导。

Skin-Track 技术的优势

除了将你的手臂变成智能手表屏幕,从而获得更大的操作区域外,Skin Track技术还具有以下额外优势:对于游戏爱好者来说,他们的手指可以用作操纵杆。因此,你可以获得全新的游戏体验。

Skin-Track可用作游戏控制器,用于滚动智能手表上的列表,放大和缩小屏幕上的地图,以及绘画。通过数字键盘应用程序,用户可以使用手背作为屏幕上数字键盘的拨号盘;将手指悬停在手上充当光标,突出显示屏幕上的数字以帮助瞄准触摸点。

应用程序的便捷移动

应用程序可以拖放到前臂上,就像快捷方式一样。像手机一样,你也可以通过在皮肤上滑动手指来切换播放列表。正如研究人员所说,这项技术被认为是安全的。到目前为止,没有证据表明Skin-Track使用的射频信号对人体或手臂有任何不良影响。因为人体通常会接触到各种家用电器产生的电磁波——并且不会受到触摸屏从手指吸收的这些微量电流的影响。

除了上述所有功能和优势外,该设备也存在一些局限性。我们将戴在手指上的戒指会产生电力,并会在我们的身体上传播。因此,它可能并不适合所有客户。另一个挑战是为戒指供电,因为定期充电并不实用。因此,充电问题正在考虑中,人们正在努力利用手臂和手指的运动来为戒指充电。

更新于:2019年10月22日

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