戴上牙套,舌頭當鼠標!德國碩士生用畢設告訴你,人機交互還能這樣玩

雷鋒網 於 13/10/2020 發表 收藏文章
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設備,wifi 模塊佩戴在耳後。


有了這套設備,舌頭都能代替鼠標操作電腦遊戲了。


這一設備來自於一位名為 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交互設計和研究碩士學位而打造的畢業作品。

人機交互設計新思路
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設備不斷更新迭代;實驗室裏,各國科研團隊也碩果累累,比如可代替手柄打造沉浸式遊戲體驗的智能手套、可檢測心房纖顫的可穿戴手環、結合 AI 算法在 20 秒內檢測兒童內化障礙的設備等等。

不難發現,在設計可穿戴設備時,各路大神腦洞大開,神奇的場面再也不是隻出現在電影和遊戲中了。


對於 Dorothee Clasen 來説,為做好畢業作品,她研究過不少交互設備,發現許多設備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,嘗試用人類舌頭通過嘴裏的操縱桿來代替手指,實現與計算機的交互。看來,舌頭都能代替鼠標了!

Dorothee Clasen 設想了不少應用場景——設備可以用於幫助行為障礙人士,而身體健全的羣體也可以在雙手不便於控制設備、軟件或者自家的語音助手又雙叒叕化身「人工智障」時用到這一設備。

懷着這樣的初衷,Dorothee Clasen 通過使用不同的材料、驅動器和傳感器,構建了很多原型,探索可行的基於舌頭的交互設備,想要回答這樣一個問題:舌頭是否能探測、感知從設備中流出的氣壓?

代替鼠標的舌頭如何設計?

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,旨在讓人機交互變得有形、流暢、可靠。

具體而言,設備內置了多個簧片傳感器(reed sensors),傳感器可探測到磁球元件(magnetic sphere-element)的位置,而磁球是通過用户自己的舌頭前後推動的。

值得關注的是,設備中包含的傳感器能夠在磁球沿着導線軌道來回移動時探測到其位置,而不侷限於固定的某幾個位置——因此,這使得交互更加細緻,控制範圍也更大。

通過上圖也可以發現,用户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,傳感器之間的相對位置是一項關鍵因素,因此 Dorothee Clasen 的想法是設備具體尺寸如何,可以根據用户口腔、舌頭的差異進行「私人訂製」。

如何「私人訂製」呢?

Dorothee Clasen 在設備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 設計設備的過程也有點兒類似上述步驟,Dorothee Clasen 通過牙印、採用熱塑性材料 PETG 最終制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,把設備放進嘴裏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,整個設備外面都被一層硅樹脂(silicone)薄膜密封着,安全問題得到了解決——硅樹脂這種材料兼具有機樹脂和無機材料的特性,有着獨特的物理、化學性能,在耐温、耐熱及防濕方面都是理想的材料。

舌頭真能代替鼠標?

設備設計好了,怎麼用呢?

就像文章開頭的動圖所展示的那樣,用户只需把設備放進上顎處,把「牙齒矯正器」放進口腔內正確的位置,然後把 wifi 模塊佩戴在耳後即可。

其中,舌頭操控的磁球前後移動,產生了輸入信號,wifi 模塊可將信號傳輸到連接的設備上,IoT 便實現了。

Dorothee Clasen 的畢業設計不止是研發了設備,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,旨在演示、測試設備。


在這款遊戲中,玩家可以通過舌頭控制設備,調整遊戲中小滑塊的位置。雖然一開始設備需要校準,但玩家通過練習發現,Dorothee Clasen 的設備的確是有效的。

未來如何發展?

無疑,作為一款碩士生畢業作品,這一設備依然有提升的空間。

正如 Dorothee Clasen 本人表示,如果設備未來真的能走出實驗室開始應用,那麼從「牙齒矯正器」到 wifi 模塊的整體設計並不是很簡約,絕對可以進一步精簡;設備在舒適度方面也還可以繼續優化。

Dorothee Clasen 認為:

引用理想的方案是設備完全密封,從而確保安全性。


Dorothee Clasen 對自己的畢業作品自然是充滿信心的,她認為這款設備主要有三方面應用:用於物理治療、用於宇航、演奏樂器、滑雪等特殊場景,以及輔助截癱患者。

參考來源:

https://gizmodo.com/i-guess-a-joystick-for-your-tongue-is-better-than-licki-1844544921

https://www.dezeen.com/2020/08/26/inbrace-dorothee-clasen-graduate-design-technology-tongue-computer/

https://mp.weixin.qq.com/s/InJcDa31rSxsojQ9esLQPg

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資料來源:雷鋒網
作者/編輯:付靜

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