磁敏電子皮膚，AR人機交互新模式

原標題：磁敏電子皮膚，AR人機交互新模式

人機交互是AR/VR的核心問題，目前大部分的交互技術採用手柄或者手勢識別。考慮到移動性，手柄或者一些需要主機支持的手勢識別方案就顯得不太方便了。

最近，德國的德累斯頓亥姆霍茲研究中心研究人員Denys Makarov，設計了一款磁敏電子皮膚（Magnetosensitive e-skins），它具備定向感知能力，可以追蹤手部的細微動作並且相當精確。

關於這項電子皮膚技術的論文發表在《Science Advances》，稱將改變AR/VR的交互模式。

E-Skin

比較高端的AR/VR設備一般採用對身體部位的光學（或者紅外、超聲波）追蹤來實現對虛擬物體的操縱，通常採用照相機列陣，對加速計、螺旋儀以及運動拍攝的圖像綜合處理來實現。但是如果要實現比較精細的運動追蹤，對於配件的體積能耗就會提出更高的要求。如果採用超聲波發生器陣列的辦法，效率低，設備笨重。

所以研究人員試著尋找一種輕質可穿戴的新型材質實現對手勢的識別，完成對虛擬物品的操控。

電子皮膚是一種可穿戴薄膜，在外觀上模仿自然的皮膚外觀和功能，而且可以添加一些人體皮膚不具備的功能。比如在此處的電子皮膚是一種高靈敏度、靈活性、機械耐力的1.7μm的聚醯亞胺箔片。

在這裡，研究人員將磁感應系統引入電子皮膚，為人體提供了「第六種感官」，通過磁場原理實現非接觸式的人機交互。

利用磁場來追蹤手部運動並不是他們的首創，Oculus和華盛頓大學的科學家共同研究過一套基於磁感測的虛擬現實操控系統 Finexus，為Ommo手套嵌入磁性感測器，用於手部運動的跟蹤。

Finexus的四個磁性感測器連接指尖的電磁鐵，通過對電磁鐵在三維空間中的精細運動追蹤實現對手部運動的追蹤。

Makarov團隊設計的電子皮膚不同，這款電子皮膚不涉及龐大的元器件，電子皮膚本身極薄並且具備高靈敏性、機械性能，不會限制手部運動。

電子皮膚可以覆蓋在手面，當手部運動的時候，手部相對於外部磁場（比如一個永磁體發出的磁場）發生運動，此時電子皮膚就可以將手部的運動數字化，實現對手勢的識別。

例如我們在感測器安置在手部的腕帶上以製造磁場，同時在指尖覆蓋上電子皮膚，此時腕帶就可以作為一個虛擬的鍵盤使用，當指尖觸碰不同腕帶位置時候，將位置信息轉換為特定的數值。

同樣的原理，手心覆蓋人工皮膚，在桌面放置一個磁鐵製造一個穩定磁場。當手部以不同角度出現在磁場中時，設備電壓則會根據佩戴者的手的角度發生變化。專門設計的軟體可以控制每個增量角度發生的情況，從而實現擰旋鈕的操作。

目前該人工皮膚的運作還需要永磁體提供磁場，在AR/VR體驗中並不太實用。研究團隊正在攻克基於地磁場的跟蹤定位系統。在日後，貼上輕薄的電子皮膚就可以輕鬆簡單地實現AR/VR的人機交互。除了AR/VR外，這項非接觸式的操控技術也可以用在各種危險或高風險的工作中，減少工作人員的手上可能。

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