国大团队最近研发出两个与科幻漫画有关的穿戴式装置。
无尽手套能取代滑鼠或键盘,隔空操控游戏或应用程序;
近场驱动智能衣则可检测用户体温、身体姿态和动作等。
看过漫威电影《复仇者联盟》(The Avengers)的观众一定知道无限手套(The Infinity Gauntlet)的无穷威力,只要戴上无限手套,弹一弹手指就能毁灭世界。一支国大科研团队从电影获得灵感,最近发明了“无尽手套”(InfinityGlove),不是用来毁灭世界,而是用来取代滑鼠或键盘,隔空操控游戏或应用程序。
“无尽手套”开发团队由国大医疗健康创新与科技研究院院长林水德教授领导,其他成员包括研究员杨裕全、余龙腾和杜康。林水德受访时说,团队两年前开始研究测拉伸的应变传感器,虽然这类传感器曾被用在手套上,但都有点笨重。
林水德说国大团队决定做新尝试,把微纤维应变传感器缝入手套中,“那时《复仇者联盟:无限战争》正火,戏里以‘无限手套’为主题,所以我们制造出智能手套时,将它称为‘无尽手套’。”
微纤维应变传感器的厚度只是一根头发的两倍,里面有液体金属。当用户弯曲手指,移动或转动手时,手套指背上的传感器,以及手背上的惯性测量元件会分别做出响应,并由手腕上的芯片收集,无线发送至电脑,达到操控游戏或程序的目的。
手套有8小时的续航力,一只手套大约重40克,比一般游戏手柄(约250克)轻许多。余龙腾说:“使用这一手套,用户可以不用鼠标、键盘、手柄等传统控制器来达到操控目的。”
为了从用户角度体验游戏操控,国大团队还特别购买了Xbox游戏主机和射击游戏《战地五》。余龙腾笑说:“我们并不常玩游戏,但为了手套开发,我们花了一段时间熟悉传统游戏设备,尤其是游戏手柄的操作。最大的挑战是整合手套舒适度、集成电路芯片和游戏这三部分为一套统一系统,实现稳定和快速的操控。”
团队目前为无尽手套设定了约10种手势,每个手势配对一个游戏功能。无尽手套的未来用处可不只是玩游戏,用户以后能戴手套远程操控机器人清扫或搬运东西。无尽手套也能为手部机能损伤的病人评估损伤或康复程度,甚至把手语翻译为语言等。
林水德的研发团队已成立了微管科技(Microtube Technologies)公司,目前正处在融资阶段,希望在一年内把无尽手套推出市场,售价估计在$200至$300之间。
“蜘蛛侠服”电力由手机无线提供
国大医疗健康创新与科技研究院的另一个发明是“近场驱动智能衣”,由于其网状导电线设计,研究人员昵称它为“蜘蛛侠服”,跟漫画意外扯上关系。智能衣能同时检测用户体温、身体姿态和动作,而最妙的是衣服传感器所需的电力是由手机无线提供的。
智能衣研发团队由何思远助理教授领导,其他成员包括研究员金翰俊及林容周。何思远解释,当前很多研究人员致力于开发可穿戴的皮肤传感器,用于检测人类生理健康信号(如心率、血压等),从而综合获得更准确和全面的诊断。
近场驱动智能衣由多个线圈组成,每个线圈由导电线连接。只要把手机贴近胸前的主要线圈,就能把磁场和电场传递到其他线圈,并连接线圈附近的传感器,从而获取各种身体资讯。
何思远说智能衣的开发需要多项学科的合作:“比如智能衣的设计需要微波工程的知识;智能衣和传感器的制造涉及纺织和材料工程;读卡器和传感器的沟通需要软件编程,而智能衣应用需要生理学专家的指导。”
林容周解释近场驱动智能衣具有三大优势:“无线免电池的皮肤传感器能更好地与皮肤贴合,大大减少对皮肤的影响,从而实现长时间连续准确的信号读取。它能同时读取和综合身体多个位置的生理信号。与蓝牙和Wi-Fi等射频技术相比,近场驱动智能衣可将通讯的信号控制在身体周围几厘米内,降低个人信息被窃听的概率。”
推出市场前,研究团队还须要对智能衣做一些改进。金翰俊说,智能衣使用了商用导电纺织线,其较低的导电性引起无线传输损耗,“开发高导电性的可纺织线可以减少损耗,从而建立手机和传感器更稳定的多点链接。”此外,团队也须优化天线设计,使其具有更广的响应区域。
问到智能衣未来可能的商业用途,何思远说智能衣实现了无线免电池的身体传感器网络,具有临床应用的前景:“比如在物理康复中各种姿态和生理信号的实时监控。它也可用在体育领域,比如运动员身体素质的测量和疲劳检测等。”
目前还不清楚智能衣几时上市,何思远说团队计划推进智能衣在临床上的应用,开发和整合更多功能的可穿戴皮肤传感器,比如检测血氧、呼吸、汗液成分等,有助于检测出更多身体疾病。

