聲控機器人不是夢,就交給軟性音訊感測器

作者 | 發布日期 2016 年 11 月 18 日 18:44 | 分類 材料 , 機器人 , 穿戴式裝置
Soft Acoustic Sensors

即便現今醫學如此發達,但能夠透過皮膚偵測聲音震動的器材,說來說去主要還是聽診器而已。不過伊利諾大學厄巴納香檳分校的材料科學家,近期便發表一款軟性音訊感測器,讓人能夠把它貼在皮膚上監控心跳,甚至能辨識語音。預計將來能應用在診斷病情,還能讓人用聲音操控機器人。




這款裝置使用小型化、低功耗的商用 MEMS 加速規,包覆在具有黏性及彈性的矽橡膠中。研究團隊表示,這些加速規調整在 0.5~550 赫茲的範圍內,也就是人體重要器官發出聲音的振動頻率。可伸縮的銅線能將這些加速規與放大器、電阻器和電容器連接,外觀類似一個 OK 繃,只有 20 毫米厚,213.6 毫克重。它的柔軟及伸縮性能讓人穿戴在身體上彎曲的部位,像是脖子;而矽橡膠也有良好透氣性,有助汗水蒸發。

在實驗當中,這款裝置能持續同時接收好幾種不同的音訊的數據,例如心臟瓣膜的開合、血液通過頸動脈的脈動、聲帶的振動,甚至在胃腸道中的蠕動。研究團隊在亞利桑那的私人醫療中心對年長的自願者進行測試,發現此裝置能夠測出心臟的雜音;在使用心臟幫浦的實驗中,證據則顯示感測器可以檢測到潛在的致命血塊。

他們還透過將感測器置於喉嚨部位,發現能當成聲控的人機介面,將指令送給電腦,以控制機器人或打電動。例如目前就讓受測者口說「上」、「下」、「左」、「右」來操控「小精靈」遊戲,而感測器判定指令的準確度高達 90%。另外,聲控感測器也能幫助有語言障礙的人。未來可能的應用情境還包含戰場上的士兵,或是在災難現場的回報者,當他們雙手忙於進行其他的工作,就可以透過這個感測器傳達指令給機器人協助作業。

感測器包含了電極,能夠紀錄來自人體的電子訊號,監控心跳與心律調節器的狀況。而目前雖然還需要靠線路傳輸資訊,但為了達到更實用的效果,研究團隊表示會進一步改善成無線傳輸模式,並提升裝置感應振動頻率的範圍,達到 2,000 赫茲,使其能夠檢測範圍內所有人的語音振動,並當作收音麥克風。

(首圖來源:University of Colorado Boulder

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