戴上牙套,舌頭當滑鼠!德國碩士生用畢業作品告訴你,人機互動還能這樣玩

作者 | 發布日期 2020 年 10 月 17 日 0:00 | 分類 科技趣聞 , 穿戴式裝置 Telegram share ! follow us in feedly


透明牙齒矯正器除了矯正牙齒,還能如何利用?有人將它打造成了一套簡單的可穿戴裝置,Wi-Fi 模組佩戴在耳後,有了這套裝置,舌頭都能代替滑鼠操作電腦遊戲了。

這個裝置來自名為 Dorothee Clasen 的德國設計師,實際上這正是她在科隆設計學院時為獲得人機互動設計和研究碩士學位而打造的畢業作品。

人機互動設計新思路

一直以來,Google、三星、蘋果、亞馬遜、華為、小米、百度等大廠的可穿戴裝置不斷更新迭代;實驗室裡,各國科研團隊也碩果累累,比如可代替搖桿打造沉浸式遊戲體驗的智慧手套、可檢測心房顫動的可穿戴手環、結合 AI 演算法在 20 秒內檢測兒童內化障礙的裝置等。

不難發現,在設計可穿戴裝置時,各路大神腦洞大開,神奇的場面再也不是只出現在電影和遊戲中了。

對於 Dorothee Clasen 來說,為做好畢業作品,她研究過不少互動裝置,發現許多裝置都是針對人手或指尖的觸覺而設計,而她最後決定將重點放在嘴巴位置。

她的一個想法是,嘗試用人類舌頭透過嘴裡的操縱桿來代替手指,實現與電腦的互動。看來,舌頭都能代替滑鼠了!

Dorothee Clasen 設想了不少應用場景──裝置可以用於幫助行為障礙人士,而身體健全的群體也可以在雙手不便於控制裝置、軟體或者自家的語音助理不靈光時用到這個裝置。

懷著這樣的初衷,Dorothee Clasen 透過使用不同的材料、驅動器和感測器,構建了很多原型,探索可行的基於舌頭的互動裝置,想要回答這樣一個問題:舌頭是否能探測、感知從裝置中流出的氣壓?

代替滑鼠的舌頭如何設計?

經過數次嘗試,最終的原型確定了。

Dorothee Clasen 最終設計的原型基於電磁原理,旨在讓人機互動變得有形、流暢、可靠。

具體而言,裝置內置了多個簧片感測器(reed sensors),感測器可探測到磁球元件(magnetic sphere-element)的位置,而磁球是經由用戶的舌頭前後推動的。

值得關注的是,裝置中包含的感測器能夠在磁球沿著導線軌道來回移動時探測到其位置,而不局限於固定的某幾個位置──因此,這使得互動更加細緻,控制範圍也更大。

透過上圖也可以發現,用戶需要放進嘴中的組件(比如電池)的數量比較少。

當然,為了更好地操縱磁球元件,感測器之間的相對位置是一項關鍵因素,因此 Dorothee Clasen 的想法是裝置具體尺寸如何,可以根據用戶口腔、舌頭的差異進行「私人訂製」。

如何「私人訂製」呢?

Dorothee Clasen 在裝置中用到了一種很多人並不陌生的東西──透明牙齒矯正器。

一般情況下,在矯正牙齒之前,牙醫都要先進行關鍵的一步:用一種快速定型的膠劑放到患者口腔中,患者咬合牙齒並保持 1-2 分鐘取出,牙齒模型就製成了。根據這樣的牙齒模型,矯正器才得以成形。

實際上,Dorothee Clasen 設計裝置的過程也有點類似上述步驟,Dorothee Clasen 透過牙印、採用熱塑性材料 PETG,最終製成可完美貼合上顎的固定器。

可能有人會想,使用者會分泌口水,把裝置放進嘴裡還用舌頭前後推動磁球,這樣難道不會觸電?

這個問題 Dorothee Clasen 自然也想到了,整個裝置外面都被一層矽氧樹脂(silicone)薄膜密封著,安全問題得到了解決──矽氧樹脂這種材料兼具有機樹脂和無機材料的特性,有著獨特的物理、化學性能,在耐溫、耐熱及防濕方面都是理想的材料。

舌頭真能代替滑鼠?

裝置設計好了,怎麼用呢?

就像文章開頭的動圖所展示的那樣,用戶只需把裝置放進上顎處,把「牙齒矯正器」放進口腔內正確的位置,然後把 Wi-Fi 模組佩戴在耳後即可。

其中,舌頭操控的磁球前後移動,產生了輸入信號,Wi-Fi 模組可將信號傳輸到連接的裝置上,IoT 便實現了。

Dorothee Clasen 的畢業設計不只是研發了裝置,她還開發了一個名為 Tong 的簡易桌球遊戲,這款遊戲模仿了一款最經典的街機遊戲,旨在展示、測試裝置。

在這款遊戲中,玩家可以透過舌頭控制裝置,調整遊戲中小滑塊的位置。雖然一開始裝置需要校準,但玩家透過練習發現,Dorothee Clasen 的裝置的確是有效的。

未來如何發展?

做為一款碩士生畢業作品,這個裝置依然有提升的空間。

正如 Dorothee Clasen 表示,如果裝置未來真的能走出實驗室開始應用,那麼從「牙齒矯正器」到 Wi-Fi 模組的整體設計並不是很簡約,絕對可以進一步精簡;裝置在舒適度方面也還可以繼續優化。

Dorothee Clasen 認為:

理想的方案是裝置完全密封,進而確保安全性。

Dorothee Clasen 對自己的畢業作品自然是充滿信心的,她認為這款裝置主要有三方面應用:用於物理治療、用於航太、演奏樂器、滑雪等特殊場景,以及輔助截肢 / 癱瘓患者。

(本文由 雷鋒網 授權轉載;圖片來源:vimeo

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