帶你開眼界！一款智能傳感器，直接貼在皮膚上控制移動(dòng)設(shè)備

無需手機(jī)和智能手表，直接拿皮膚當(dāng)觸控屏，這個(gè)常常出現(xiàn)在科幻電影里的場(chǎng)景，越來越可能成為現(xiàn)實(shí)。

近日，德國薩爾大學(xué)發(fā)明了一款人造皮膚智能傳感器，一種被稱為“多點(diǎn)觸控皮膚”（MulTI-Touch Skin ）的材料可以通過噴墨打印機(jī)印刷在 PET 塑料薄底上，再將其貼到身體的任何部位，人就可以通過這個(gè)人造皮膚直接控制移動(dòng)設(shè)備，譬如切歌或者發(fā)短信，就跟手機(jī)的觸控屏差不多。

這個(gè)傳感器的結(jié)構(gòu)也和智能手機(jī)的觸控屏相似，由兩層縱橫堆疊成網(wǎng)格中的電極組成，其交叉處的電容不斷被測(cè)量。當(dāng)手指觸摸傳感器時(shí)，因手指導(dǎo)電，所以電容會(huì)減小。目前，它的每一塊皮膚都通過硬導(dǎo)線連接到一個(gè)觸控芯片上，而這個(gè)芯片又與一臺(tái)樹莓派 zero（Raspberry Pi Zero）微型計(jì)算機(jī)相連，后者由一塊小電池驅(qū)動(dòng)。當(dāng)芯片檢測(cè)到電容的變化時(shí)，就會(huì)將其映射到某幾個(gè)觸控位置。

用貼紙或紋身來做觸控屏，并不新鮮。這個(gè)智能傳感器的最大亮點(diǎn)在于，它是第一個(gè)高分辨率多點(diǎn)觸控傳感器，也就是說，它可辨別兩個(gè)或兩個(gè)以上手指的觸控訊息。

此前，紅外接近傳感器、深度照相機(jī)或魚眼相機(jī)等設(shè)備已經(jīng)利用了光敏傳感器來做觸控屏，聲納或雷達(dá)技術(shù)也被應(yīng)用于感知手指移動(dòng)。但這些技術(shù)只能辨別單個(gè)觸控訊息，而且分辨率很低。雖然移動(dòng)設(shè)備中已經(jīng)廣泛應(yīng)用了電容傳感器，可以進(jìn)行高分辨率多點(diǎn)觸控，但這些傳感器通常使用了剛性的電子器件，不適應(yīng)于彎曲、靈活的人體表面。所以，一直以來，在皮膚上觸控的電容傳感器也僅限于單電容傳感。這款多點(diǎn)觸控皮膚傳感器用互容矩陣傳感取代了通常的自電容傳感，使得可伸縮和高分辨率多點(diǎn)觸控成為可能。

此外，由于多點(diǎn)觸控皮膚傳感器非常薄，直接貼在皮膚上，所以使用者身體的電容效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生寄生噪聲，干擾傳感器。因此，傳感器底部還添加了一個(gè)屏蔽層。出于以上考量，傳感器選用銀作為導(dǎo)體，PET 塑料作為襯底，并用 PVC 塑料作為電極之間的絕緣材料，以避免對(duì)使用者的皮膚造成影響。使用噴墨印刷機(jī)打印傳感器也將打印時(shí)間最快縮短到了一分鐘以內(nèi)。

雖然并不是首例，但這款多點(diǎn)觸控皮膚傳感器的形狀可以自由設(shè)計(jì)，貼到身體的任何部位，也是它的亮點(diǎn)之一。研究者們開發(fā)了一個(gè)軟件，可以設(shè)計(jì)自己想要的皮膚傳感器形狀，然后計(jì)算出這個(gè)形狀下需要將電極的形狀和位置設(shè)計(jì)成啥樣，最后再將傳感器打印出來。研究人員 Aditya Shekhar Nittala 說：“為了讓我們能夠真正使用身體所有部位做傳感器，我們必須使傳感器擺脫矩形形狀。”

目前，研究人員已經(jīng)創(chuàng)造了四個(gè)不同的觸控接口，手腕處的可以控制 LED 燈，兩指旋轉(zhuǎn)可改變 LED 燈的顏色，滑動(dòng)則可控制燈泡的亮度；耳后的接口，上下滑動(dòng)可以改變音量，左右滑動(dòng)則是切歌，輕觸可以暫停播放；前臂處的則可以發(fā)送短信，手掌處可以接電話。

這項(xiàng)研究 4 月 26 日在加拿大蒙特利爾舉行的國際會(huì)議上發(fā)表，目前尚不清楚這項(xiàng)技術(shù)是否會(huì)投入商用。但研究團(tuán)隊(duì)在論文中寫道，傳感器在關(guān)節(jié)處會(huì)因彎曲而變形，該傳感器在多大程度上能承受如此強(qiáng)烈和反復(fù)的變形，以及這是否會(huì)影響功能，還有待正式研究，他們希望進(jìn)一步研究用皮膚做傳感器的技術(shù)。

不過想把皮膚變成觸控屏的研究團(tuán)隊(duì)和公司并不少。2016 年，美國麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室（MIT Media Lab）就與微軟研究院（Microsoft Research）合作研發(fā)出了一種名為 DuoSkin的“電子文身術(shù)”，將這種仿制金箔貼紙貼在皮膚上后，皮膚就變成了觸控屏，可遠(yuǎn)程控制智能手機(jī)等設(shè)備，或者通過 NFC 傳輸數(shù)據(jù)。

不少團(tuán)隊(duì)還在研究如何用投影技術(shù)將皮膚變成觸控屏。譬如，不久前，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的研究人員就做了一款內(nèi)置投影儀的智能手表原型機(jī)，這款手機(jī)叫 LumiWatch，可以將佩戴者的手臂皮膚變成一塊觸摸屏。