0

Электронный журнал «Электрорешения»

23.06.2019
Контроль жестов без сенсорного экрана. Возможные области применения нового детектора движения могут возникнуть в технологиях автоматизации и безопасности, медицинских технологиях, автомобильной промышленности или в сфере домашних развлечений и бытовой эле

Контроль жестов без сенсорного экрана. Возможные области применения нового детектора движения могут возникнуть в технологиях автоматизации и безопасности, медицинских технологиях, автомобильной промышленности или в сфере домашних развлечений и бытовой электроники. (Фото: Фраунгофер ИПМС)

Ученые из Института фотонных микросистем им. Фраунгофера разработали систему управления жестами, которая работает без сенсорного экрана: с помощью ультразвука можно обнаружить жесты в диапазоне до полуметра.

С помощью смартфона стало очевидным, что простые движения рук могут послужить для управления различными электронными устройствами. Однако для этого управления жестами требуется сенсорный экран. Если экран отсутствует, или по какой-либо причине руки не могут быть задействованы для управления, требуются бесконтактные решения для человеко-машинного общения. В частности, системы помощи для распознавания и интерпретации речи уже пользуются большой популярностью. Тем не менее, они иногда не подходят для общественных мест и будут надежно работать только в тихой обстановке, свободной от внешнего шума.

Обнаруживать движения на расстоянии до полуметра

Исследовательская группа Института фотонных микросистем им. Фраунгофера в Германии работает над альтернативным подходом к бесконтактной трехмерной регистрации расстояний, движений и жестов для связи с роботами, в хирургической области и в домашних системах. Ученые разработали микрочиповую схему, которая может генерировать и принимать ультразвук с частотой до 300 кГц.

Затем отраженные звуковые волны анализируются, например, путем измерения того, как долго волна проходила между сенсорной системой и отражающим объектом или как частоты сместились из-за эффекта Доплера. Оценка ультразвука позволяет анализировать пространственное разрешение естественных движений и жестов в сантиметровом диапазоне на расстояния до полуметра.

Возможные области применения бесконтактного обнаружения движения на основе ультразвука могут быть в области технологий автоматизации и безопасности, а также в медицинской технике, автомобильной промышленности или в сфере развлечений и бытовой электроники.

Ультразвуковые преобразователи и оптические датчики

Согласно Fraunhofer IPMS, ультразвуковой преобразователь имеет преимущество перед конкурирующими методами оптических датчиков. Один из научных сотрудников исследовательской группы, Сандро Кох объясняет преимущества следующим образом: «По сравнению с системами на основе камер наши ультразвуковые датчики позволяют создавать более дешевые электронные и программные системы благодаря более длительному времени распространения сигнала. Они не подвержены воздействию диффузного света и обеспечивают надежный сбор данных даже на оптически прозрачных поверхностях. Кроме того, системы CMOS-совместимы со многими известными платформами и значительно более компактны».

Использование чипа громкости для генерации звука

В разработке исследователи полагаются на новый класс электростатических микроэлектромеханических (MEMS) изгибающихся приводов, которые с 2016 года получили дальнейшее развитие для создания звука в микродинамиках и микронасосах. Этот так называемый принцип привода Nano-E-Drive (NED) использует большие силы электростатических полей в зазорах электродов нанометрового размера для обеспечения механических перемещений со смещением в диапазоне нескольких микрон. Для генерации звука используется не только поверхность чипа, но и полный объем всего компонента.

«Использование микросхемы громкости для генерации звука позволяет применять в производстве даже очень маленькие компоненты», - объясняет руководитель научной группы доктор Инг. Сандро Кох. «Поскольку сотни таких компонентов могут помещаться на одной пластине, а несколько пластин могут обрабатываться одновременно за один этап, потенциальные производственные затраты для большого количества обработки данных остаются низкими». Для дальнейшего развития исследователи Fraunhofer планируют включить в разработки применение больших и объемных потоков воздуха, которые приводят к высокому звуковому давлению. В преобразователе и, таким образом, могут обеспечить повышенное отношение сигнал / шум для низкочастотных ультразвуковых преобразователей. Резонансная частота и диапазон обнаружения, а также пространственное разрешение могут быть определены геометрией исполнительных гибких механизмов NED.

Тестирование функции демонстратора

На ярмарке измерительных технологий «Sensor und Test с 25 по 27.06.2019» в Нюрнберге посетители смогут убедиться в высоком уровне развития современной техники благодаря первому «демонстратору функций» на стенде 248 IPMS Fraunhofer в зале 5.

Возврат к списку

Хотите подписаться на статьи электронного журнала "Электрорешения"?