پژوهشگران فناوری EpiPad را توسعه داده‌اند که با راداری ارزان‌قیمت، ساعد دست را به ترک‌پدی حساس به لمس و فشار تبدیل می‌کند.
فهرست مطالب
پژوهشگران دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی فناوری جدیدی به نام EpiPad توسعه داده‌اند که با استفاده از راداری کوچک و ارزان‌قیمت، ساعد دست را به ترک‌پدی حساس به لمس و فشار تبدیل می‌کند.
به گزارش سرویس فناوری تک‌ناک، این فناوری می‌تواند محدودیت صفحه‌نمایش کوچک ساعت‌های هوشمند را برطرف کند و امکان کنترل دستگاه‌ها را از طریق لمس پوست فراهم سازد. سیستم EpiPad با شناسایی حرکات انگشتان و میزان فشار واردشده به ساعد، عملکردی مشابه ترک‌پد لپ‌تاپ ارائه می‌دهد. پژوهشگران بیان کردند که هزینه قطعات مورد نیاز برای ساخت سیستم راداری آن می‌تواند کمتر از ۱۰ دلار باشد.
براساس گزارش دیجیتال ترندز، شرکت‌های فناوری در سال‌های اخیر روش‌های مختلفی برای گسترش قابلیت‌های کنترلی ساعت‌های هوشمند آزمایش کرده‌اند. اپلیکیشن Doublepoint یکی از این نمونه‌ها بود که به کاربران اجازه می‌داد با حرکات انگشتان، نشانگر ماوس را روی کامپیوتر مک کنترل کنند و عملیات کلیک را انجام دهند.
اپل نیز قابلیت‌هایی مانند چرخاندن مچ دست و دو بار ضربه زدن انگشت شست و اشاره به یکدیگر را توسعه داده است. هرچند، این روش‌ها همچنان امکانات محدودی در مقایسه با ابزارهای ورودی متداول دارند.
فناوری EpiPad رویکرد متفاوتی را دنبال می‌کند. این سیستم به‌جای محدود کردن تعامل کاربران به صفحه‌نمایش ساعت، از سطح ساعد دست برای دریافت فرمان‌های لمسی استفاده می‌کند.
حتما بخوانید: با دست‌بند هوشمند sEMG-RD متا، تنها با حرکات انگشت و مچ دستگاه‌ها را کنترل کنید
عملکرد رادار ۱۰ دلاری در تبدیل ساعد به ترک‌پد
فناوری EpiPad از یک رادار کوچک مبتنی بر امواج میلی‌متری (mmWave) استفاده می‌کند که تغییرات بسیار جزئی سطح پوست را تشخیص می‌دهد. هنگامی که کاربر انگشت خود را روی ساعد فشار می‌دهد، فرورفتگی کوچکی در پوست ایجاد می‌شود. حسگر راداری این تغییر را شناسایی و اطلاعات مربوط به لمس را ثبت می‌کند.
این سیستم علاوه بر تشخیص لمس، توانایی ردیابی حرکت انگشتان، شناسایی حرکات چندانگشتی و اندازه‌گیری شدت فشار را دارد. بنابراین، کاربران می‌توانند با حرکات متفاوت انگشتان، فرمان‌های مختلفی را اجرا کنند.
یولیانگ فو، نویسنده اصلی مقاله پژوهشی توضیح داده است که هدف محققان، فراهم کردن تجربه‌ای مشابه استفاده از ترک‌پد لپ‌تاپ برای کاربران ساعت‌های هوشمند بوده است.
نمونه اولیه EpiPad ظاهری شبیه مچ‌بند دارد و به مجموعه‌ای از حسگرها با ابعاد تقریبی ۵ در ۴ میلی‌متر مجهز شده است. پژوهشگران عملکرد آن را در سه بخش اصلی شامل تشخیص حرکات، شناسایی میزان فشار و ردیابی موقعیت انگشت روی پوست بررسی کرده‌اند.
یکی از مزیت‌های مهم این فناوری، هزینه پایین قطعات سخت‌افزاری آن است. تیم تحقیقاتی اعلام کرده است که هزینه اجزای سیستم راداری می‌تواند کمتر از ۱۰ دلار باشد. این موضوع امکان استفاده از این فناوری را در محصولات تجاری امیدوارکننده می‌کند.
همچنین پژوهشگران عملکرد EpiPad را هنگام پوشیدن لباس بررسی کرده‌اند. نتایج نشان می‌دهد که لباس‌های چسبان تأثیر محدودی بر دقت سیستم دارند، اما پوشاک گشاد می‌توانند عملکرد حسگرها را مختل کنند.
هنگام استفاده از لباس آستین‌بلند چسبان، دقت تشخیص حرکات به ۸۸٫۴ درصد و دقت تشخیص فشار به ۸۹٫۹ درصد می‌رسد. این ارقام هنگام پوشیدن لباس‌های گشاد مانند کاپشن، به‌ترتیب به ۷۲٫۳ و ۶۳٫۲ درصد کاهش پیدا می‌کنند.
دلیل این اختلاف، حرکت هماهنگ لباس‌های چسبان با سطح پوست است. چنین لباس‌هایی تغییرات طبیعی پوست را بهتر منتقل می‌کنند و اختلال کمتری در عملکرد رادار ایجاد می‌کنند.
در این پژوهش، ۲۰ نفر در آزمایش‌های عملی شرکت کردند. شرکت‌کنندگان لمس‌های آرام با یک یا دو انگشت را طبیعی‌ترین روش تعامل با سیستم ارزیابی کردند. مصرف انرژی ماژول راداری نیز بسیار کمتر از صفحه‌نمایش ساعت هوشمند گزارش شده است.
چالش‌های استفاده در ساعت‌های هوشمند
یکی از مهم‌ترین محدودیت‌های تبدیل ساعد دست به ترک‌پد در فناوری EpiPad، نیاز به کالیبراسیون اولیه برای هر کاربر است. آزمایش‌ها نشان می‌دهد که دقت تشخیص حرکات برای کاربران جدید، بدون انجام کالیبراسیون، تنها ۵۶٫۷ درصد است.
با وجود این، پس از یک مرحله کالیبراسیون که کمتر از چهار دقیقه زمان می‌برد، دقت تشخیص حرکات به ۹۲٫۸ درصد افزایش پیدا می‌کند. این فرایند به سیستم اجازه می‌دهد ویژگی‌های حرکتی و تغییرات سطح پوست هر فرد را بهتر شناسایی کند.
از نظر سرعت پاسخ‌گویی نیز نتایج امیدوارکننده است. تأخیر سیستم برای تشخیص حرکات انگشتان حدود ۹۰ میلی‌ثانیه اندازه‌گیری شده که با عملکرد دستگاه‌های تجاری قابل‌مقایسه است.
با وجود این، تشخیص شدت فشار به حدود ۴۷۰ میلی‌ثانیه زمان نیاز دارد. این تأخیر تقریبا نیم ثانیه‌ای می‌تواند در تعاملاتی که به پاسخ سریع نیاز دارند، محدودیت ایجاد کند.
چالش دیگر به فاصله حسگر از پوست مربوط می‌شود. در نمونه فعلی، حسگر راداری باید حدود ۱۴ میلی‌متر بالاتر از سطح پوست قرار بگیرد تا عملکرد دقیقی داشته باشد.
پژوهشگران این فاصله را با توجه به ضخامت اپل واچ اولترا ۲ انتخاب کرده‌اند. چنین طراحی برای ساعت‌های ضخیم‌تر مناسب است، اما استفاده از آن در مدل‌های باریک‌تر به تغییر ساختار سخت‌افزاری نیاز دارد.
تیم تحقیقاتی استفاده از طراحی‌های اختصاصی مجهز به چند فرستنده را یکی از راهکارهای احتمالی برطرف کردن این مشکل معرفی کرده است.
پژوهشگران معتقد هستند آنتن فشرده EpiPad می‌تواند در حاشیه صفحه‌نمایش ساعت‌های هوشمند قرار بگیرد. بنابراین، در صورت توسعه تجاری، امکان ادغام این فناوری در محصولاتی مانند اپل واچ و گوگل پیکسل واچ وجود خواهد داشت.
نتایج این تحقیق در نشریه علمی Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies منتشر شده است. همچنین پژوهشگران احتمال استفاده از این فناوری را در عینک‌های هوشمند مطرح کرده‌اند. چنین قابلیتی می‌تواند تعامل با دستگاه‌های پوشیدنی را بدون نیاز به صفحه‌نمایش لمسی بزرگ امکان‌پذیر کند.