基于柔性可穿戴器件的人-机交互界面作为人体和设备沟通的桥梁,能将人体的各种动作指令转化为设备可识别的电学信号,因而得到了广泛的关注和应用。在人机交互中,手指点击(tapping)和滑动(sweeping)是两种常见的操作方式。然而,前期的柔性传感器件往往聚焦于压力“点击”这一动作,而“滑动”则较少被提及;再者,多指令的交互界面往往依赖于器件的阵列化,这无疑会增大整体器件面积。“Sweeping”是一种"方向性"的操作,在仅用一个器件而不采用阵列式的情况下,如何辨别手指滑动方向且输出可识别信号是一个必要的前提。
有鉴于此,澳门大学周冰朴研究团队与五邑大学罗坚义教授合作,提出了一种基于电磁感应现象、可识别手指滑动方向的可穿戴柔性人机交互界面。通过设计轴向(水平)充磁的柔性微柱子阵列,手指滑动施压可以实现微柱子阵列在不同方向的偏折下,底部柔性线圈内所感知的磁通量出现正负值差异,进而获得完全相反的电压输出信号。该传感器能够在不同方向的外力刺激下输出可区分的电学信号,因而有望在多模式的人机交互、智能控制等场合发挥作用。相关研究成果以“Sweeping-responsive Interface Using the Intrinsic Polarity of Magnetized Micropillars for Self-Powered and High-capacity Human-machine Interaction”为题发表在《Nano Energy》。文章第一作者为澳门大学应用物理及材料工程研究院博士生丁森。该工作受到了澳门科学技术发展基金(0088/2021/A2, 0026/2020/AGJ)的经费支持。
图1 基于电磁感应的柔性交互式界面的工作原理示意图。
图2 人机交互界面的多方位表征及性能优化。(a)人机交互界面的穿戴和形貌展示。(b)交互界面的整体性能优化。(c)沿不同方向磁化后的微柱阵列。(d)沿不同方向磁化后的微柱阵列形变后,线圈中的感生电动势对比。
图3人机交互应用展示。(a)基于滑动方向的手机翻页器。(b)在水下仍可以稳定运行的摩尔斯电码。(c)铅球游戏界面。
原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285522007492?via%3Dihub
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