戴上牙套,舌头当鼠标!德国硕士生用毕设告诉你,人机交互还能这样玩

透明牙齿矫正器除了矫正牙齿,还能如何利用?

有人将它打造成了一套简单的可穿戴设备,wifi 模块佩戴在耳后(www.44331.cn)。

有了这套设备,舌头都能代替鼠标操作电脑游戏了。

这一设备来自于一位名为 Dorothee Clasen 的德国设计师,实际上这正是她在科隆设计学院时为获得人机交互设计和研究硕士学位而打造的毕业作品。

人机交互设计新思路

一直以来,Google、三星、苹果、亚马逊、华为、小米、百度等大厂的可穿戴设备不断更新迭代;实验室里,各国科研团队也硕果累累,比如可代替手柄打造沉浸式游戏体验的智能手套、可检测心房纤颤的可穿戴手环、结合 AI 算法在 20 秒内检测儿童内化障碍的设备等等。

不难发现,在设计可穿戴设备时,各路大神脑洞大开,神奇的场面再也不是只出现在电影和游戏中了。

对于 Dorothee Clasen 来说,为做好毕业作品,她研究过不少交互设备,发现许多设备都是针对人手或指尖的触觉而设计,而她最后决定将重点放在嘴巴位置。

她的一个想法是,尝试用人类舌头通过嘴里的操纵杆来代替手指,实现与计算机的交互。看来,舌头都能代替鼠标了!

Dorothee Clasen 设想了不少应用场景——设备可以用于帮助行为障碍人士,而身体健全的群体也可以在双手不便于控制设备、软件或者自家的语音助手又双叒叕化身「人工智障」时用到这一设备。

怀着这样的初衷,Dorothee Clasen 通过使用不同的材料、驱动器和传感器,构建了很多原型,探索可行的基于舌头的交互设备,想要回答这样一个问题:舌头是否能探测、感知从设备中流出的气压?

代替鼠标的舌头如何设计?

经过数次尝试,最终的原型确定了。

Dorothee Clasen 最终设计的原型基于电磁原理,旨在让人机交互变得有形、流畅、可靠。

具体而言,设备内置了多个簧片传感器(reed sensors),传感器可探测到磁球元件(magnetic sphere-element)的位置,而磁球是通过用户自己的舌头前后推动的。

值得关注的是,设备中包含的传感器能够在磁球沿着导线轨道来回移动时探测到其位置,而不局限于固定的某几个位置——因此,这使得交互更加细致,控制范围也更大。

通过上图也可以发现,用户需要放进嘴中的组件(比如电池)的数量比较少。

当然,为了更好地操纵磁球元件,传感器之间的相对位置是一项关键因素,因此 Dorothee Clasen 的想法是设备具体尺寸如何,可以根据用户口腔、舌头的差异进行「私人订制」。

如何「私人订制」呢?

Dorothee Clasen 在设备中用到了一种很多人并不陌生的东西——透明牙齿矫正器。

一般情况下,在矫正牙齿之前,牙医都要先进行关键的一步:用一种快速定型的胶剂放到患者口腔中,患者咬合牙齿并保持 1-2 分钟取出,牙齿模型就制成了。根据这样的牙齿模型,矫正器才得以成形。

实际上,Dorothee Clasen 设计设备的过程也有点儿类似上述步骤,Dorothee Clasen 通过牙印、采用热塑性材料 PETG 最终制成可完美贴合上颚的固定器。

可能有人会想,使用者会分泌口水,把设备放进嘴里还用舌头前后推动磁球,这样难道不会触电?

这个问题 Dorothee Clasen 自然也想到了,整个设备外面都被一层硅树脂(silicone)薄膜密封着,安全问题得到了解决——硅树脂这种材料兼具有机树脂和无机材料的特性,有着独特的物理、化学性能,在耐温、耐热及防湿方面都是理想的材料。

舌头真能代替鼠标?

设备设计好了,怎么用呢?

就像文章开头的动图所展示的那样,用户只需把设备放进上颚处,把「牙齿矫正器」放进口腔内正确的位置,然后把 wifi 模块佩戴在耳后即可。

其中,舌头操控的磁球前后移动,产生了输入信号,wifi 模块可将信号传输到连接的设备上,IoT 便实现了。

Dorothee Clasen 的毕业设计不止是研发了设备,她还开发了一个名为 Tong 的简易桌球游戏,这款游戏模仿了一款最经典的街机游戏,旨在演示、测试设备。

在这款游戏中,玩家可以通过舌头控制设备,调整游戏中小滑块的位置。虽然一开始设备需要校准,但玩家通过练习发现,Dorothee Clasen 的设备的确是有效的。

未来如何发展?

无疑,作为一款硕士生毕业作品,这一设备依然有提升的空间。

正如 Dorothee Clasen 本人表示,如果设备未来真的能走出实验室开始应用,那么从「牙齿矫正器」到 wifi 模块的整体设计并不是很简约,绝对可以进一步精简;设备在舒适度方面也还可以继续优化。

Dorothee Clasen 认为:

理想的方案是设备完全密封,从而确保安全性。

Dorothee Clasen 对自己的毕业作品自然是充满信心的,她认为这款设备主要有三方面应用:用于物理治疗、用于宇航、演奏乐器、滑雪等特殊场景,以及辅助截瘫患者。

参考来源:

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