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  靈活的傳感器、友好的交互界面在新型人機(jī)交互研究和智能設(shè)備開(kāi)發(fā)中起著至關(guān)重要的作用。然而在設(shè)計(jì)以人為中心的具有方便且高效的自然交互界面仍然面臨著重大挑戰(zhàn)。近日，華中科技大學(xué)陶光明教授團(tuán)隊(duì)在Nature Communications期刊發(fā)表的題為“Imperceptible, designable, and scalable braided electronic cord”的研究論文，提出了一種具有無(wú)感化、可設(shè)計(jì)、可工業(yè)量產(chǎn)的編織電子繩，并實(shí)現(xiàn)具有無(wú)感化的人機(jī)交互界面。該編織電子繩是一種小型化柔性紡織品，其外觀與自然紡織品無(wú)異。為實(shí)現(xiàn)高精度交互，本文設(shè)計(jì)了一種多特征融合算法，其可以實(shí)現(xiàn)在編織電子繩上精準(zhǔn)識(shí)別觸摸位置、觸摸區(qū)域以及觸摸手勢(shì)的動(dòng)作。識(shí)別的結(jié)果被反饋到各種交互式終端，不同的交互功能展示了繩結(jié)形態(tài)的設(shè)計(jì)多樣性和應(yīng)用多樣性。編織電子繩具有用戶友好性、優(yōu)異的耐用性和豐富的交互模式，有望促進(jìn)未來(lái)人機(jī)一體化的發(fā)展。

  繩子作為人類使用的最古老的材料之一，是最強(qiáng)大的工具之一，也是最被忽視的工具。在1956年出版的《馬林斯派克水手》（The Marlinspike Sailor）一書中，海洋插圖畫家赫維?史密斯（Hervey Garrett Smith）曾寫道，繩子“可能是人類最了不起的發(fā)明”。一束纖維也許看似做不了什么事，但是，當(dāng)纖維紡成紗線、紗線擰成股線、股線編成繩子或繩索時(shí)，就會(huì)變得強(qiáng)大而靈活，創(chuàng)造出無(wú)限的可能性。從縫制衣物，到連接、綁結(jié)各種物體，一根繩線或繩索有許多的用途，很難想象一個(gè)沒(méi)有某種形式的繩子或繩索來(lái)完成諸多任務(wù)的人類文化。

圖1編織電子繩的工業(yè)制造過(guò)程概述

圖2 編織電子繩的性能表征

圖3 基于編織電子繩的人機(jī)交互系統(tǒng)

  基于編織電子繩的交互系統(tǒng)采用多特征融合算法，如圖3所示，可以識(shí)別編織電子繩的不同位置、不同接觸區(qū)域以及在單個(gè)編織電子繩上執(zhí)行的不同動(dòng)作的手勢(shì)，且具有較高的交互準(zhǔn)確率（96%）。

  得益于繩的細(xì)直徑，柔軟，一維形態(tài)的特點(diǎn)，如圖4所示，基于編織電子繩的交互系統(tǒng)有多種設(shè)計(jì)策略，例如以發(fā)繩、手環(huán)、樂(lè)器、枕頭等形態(tài)融入生活。編織電子繩可集成于發(fā)辮中實(shí)現(xiàn)音樂(lè)播放器的播放、切歌、暫停、調(diào)節(jié)音量等功能。

圖4 基于編織電子繩的智能交互應(yīng)用場(chǎng)景

觸控枕頭

  原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-34918-x 

通信作者簡(jiǎn)介

  陶光明，華中科技大學(xué)武漢光電國(guó)家研究中心和材料科學(xué)與工程學(xué)院教授，致力于研究纖維光電子學(xué)的交叉學(xué)科研究工作，在Science等學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文超80篇，擁有已授權(quán)國(guó)際/國(guó)內(nèi)發(fā)明專利35項(xiàng)、申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利45項(xiàng)。陶教授任中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)纖維材料改性與復(fù)合技術(shù)分會(huì)理事會(huì)副主任、中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)紅外與光電器件專業(yè)委員會(huì)委員、Advanced Fiber Materials期刊副主編、《激光與光電子學(xué)進(jìn)展》編委、《紡織學(xué)報(bào)》編委、中國(guó)奧林匹克委員會(huì)備戰(zhàn)巴黎奧運(yùn)會(huì)科學(xué)顧問(wèn)、湖北省拳擊協(xié)會(huì)發(fā)起人和副會(huì)長(zhǎng)等。陶教授所帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)圍繞著產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新關(guān)鍵問(wèn)題，創(chuàng)建了世界上首條光學(xué)超材料織物器件生產(chǎn)線，成果入選“2021年中國(guó)光學(xué)十大進(jìn)展”、入選“2021 中國(guó)光學(xué)領(lǐng)域十大社會(huì)影響力事件(Light10)”，入選“2021年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展”候選項(xiàng)目等，科研工作詳見(jiàn)：http://fibers.wnlo.hust.edu.cn/。