基于低成本的柔性材料的智能手套手語翻譯機

基于低成本的柔性材料的智能手套手語翻譯機

無所不能的神奇手套曾經只存在于科幻作品中，但近日，美國的研究人員就開發出了一種低成本的智能手套，可將美國標準手語(American Sign Language)所表示的字母轉化成文字，并通過藍牙將訊息傳輸到智能手機或電腦中。而且，這種手套還可以用來控制虛擬的雙手。

加州大學圣地亞哥分校的納米工程教授Darren Lipomi說，新手套的不同之處在于使用極低成本的柔韌材料。Lipomi說，“PLOS ONE”雜志報道的系統部件總成本低于100美元。與使用由脆性材料制成的MEMS傳感器的其他手勢識別手套不同，Lipomi的手套中的柔軟可拉伸材料使其更加堅固。

據智能手套的開發者稱，手套不僅可以幫助失聰群體，它還可以在虛擬現實(VR)、增強現實(AR)、遠程手術和諸如控制拆彈機器人的軍事行動中發揮重要的作用。

事實上，這并不是世界上第一副手勢追蹤手套。很多公司都在積極發明類似的手勢識別控制設備，而相當多的靈感都應該是來自2002年的電影《少數派報告》。

加州大學圣地亞哥分校納米工程學教授，同時也是這幅智能手套的研發人員 Darren Lipomi 說，他新發明的手套與其他智能手套不同的是，它使用的是超低成本的柔性材料。Lipomi透露，整個系統所有零件的成本加起來連 100 美金都不到。而且與其他使用易碎的MEMS傳感器的手勢識別手套不同，Lipomi的手套使用的軟彈性材料使得這幅手套更加結實耐用。

圖丨加州大學圣地亞哥分校納米工程學教授Darren Lipomi

新手套的指關節部分是用橡膠狀聚合物做成的應變式傳感器。Lipomi 和他的團隊將超薄的聚合物薄膜切成細條，并在表面涂上導電的碳漆以制成這種高靈敏度的傳感器。

然后他們用有彈性的黏膠將 9 個傳感器分別粘在運動皮手套的指關節部位。其中大拇指關節粘 1 個，其余剩下四個手指各粘 2 個。不銹鋼的細線將各個傳感器串在一起，并連接到位于手腕位置的電路板上。電路板同時還安裝了重力傳感器和藍牙信號發射器。

當戴著手套的人彎曲手指的時候，傳感器會受到拉伸，電阻也會隨之升高。根據這些電阻信號，電路會為每一個指關節匹配一個數字位，其中 0 代表手指放松的狀態，而 1 代表手指彎曲的狀態。這樣我們就給每個美國標準手語（ASL）字母的手勢創造了一個九位的代碼。因此在所有手指都伸直的情況下，這個代碼就是 000000000；而握拳的時候，這個代碼就變成了 111111111。

為了區別產生相同代碼的美國標準手語（ASL）字母，研究人員還在手套上安裝了重力傳感器和壓力感應器。舉個例子，字母 D 和 Z 在手語里是相同的手勢，但是在表達 Z 的時候手指會畫一個 Z 字形，而在表達 D 的時候手是不動的。再比如，壓力感應器能檢測到，在表達U和V的時候，前者兩個手指是并攏的，而后者兩個手指是分開的。

經測試，智能手套的確能將美國標準手語（ASL）的 26 個字母全都轉換成文字。研究團隊還用這幅手套控制虛擬手來表達美國標準手語（ASL）的各個字母。

新一代的智能手套將會使用一些能夠產生觸覺反應的新材料，從而使得戴手套的人通過虛擬現實（VR）也能感受到他們觸摸到的東西?，F有的觸覺設備都是通過在用戶手上施加力和振動來模仿觸覺效果。Lipomi 和他的學生接下來希望做到的則是能傳輸更廣泛的信號。“我們正在合成一種能夠傳輸所有感覺的材料，從壓力、溫度到粘滑性，涵蓋絕大部分。”