حسگرها و آهنرباهاي الکتريکي حرکت انگشتان دست را رديابي مي‌کنند.
يک گروه پژوهشي در دانشگاه MIT حسگرهاي مغناطيسي و آهن جديدي ساخته‌اند که مي‌توانند حرکت تک تک انگشتان انسان را در سه بعد آشکار کنند. ريچل متز (Rachel Metz)، نويسنده‌ي مقاله‌ي مربوط به اين حسگرها مي‌گويد: «در اين پروژه از چهار سنسور مغناطيسي استفاده شده که هر کدام از آن‌ها آهنرباهاي الکتريکي قرار داده شده در سر انگشتان کاربر را دنبال مي‌کنند.» اين پکيج حسگر فاينکسوس (Finexus) نام دارد.
فاينکسوس يک ابزار کارآمد است که مي‌تواند حرکت‌هاي متعدد نوک انگشتان را نشان دهد. اين کار به وسيله‌ي آشکارسازي آهنرباهاي الکتريکي که به سر انگشتان متصل مي‌شوند و فرکانس‌هاي مختلف را براي نمايش حرکت‌هاي متفاوت دست درنظر مي‌گيرند انجام مي‌شود. گروه سازنده‌ي اين مجموعه حسگرها مي‌گويند: «فاينکسوس يک سيستم رديابي انگشتان مختلف است که در آن از سنجش ميدان مغناطيسي استفاده شده است. اگر به سر انگشتان دست آهنرباي الکتريکي وصل کنيم، سيستم قادر خواهد بود حرکت انگشت‌هاي دست را در همان زمان با استفاده از چهار مغناطيس‌سنج نمايش دهد.»
بر اساس گفته‌هاي اعضاي اين گروه پژوهشي، هر کدام از آهنرباهاي مغناطيسي متصل به سر انگشتان، فقط در فرکانس خاصي عمل مي‌کنند و نسبت به بقيه‌ي فرکانس‌ها فيلتر هستند. اين موضوع موجب مي‌شود که سيستم در برابر فرکانس‌هاي مختلف مقاوم باشد و واکنش‌هاي اشتباه نشان ندهد. با اين روش حسگرها فقط سيگنال‌هاي مربوط به حرکت انگشتان را رديابي مي‌کنند.
در واقع محققان MIT توانسته‌اند الگوريتم جديدي را ابداع کنند که مي‌تواند موقعيت سه بعدي آهنرباهاي الکتريکي متعدد را با استفاده از شدت ميدان‌هاي هم‌ارز محاسبه کند. آهنرباهاي الکتريکي آهنرباهايي هستند که ميدان مغناطيسي آن‌ها به وسيله‌ي يک جريان الکتريکي توليد شده است. با قطع جريان الکتريکي، آهنربا نيز خاصيت خود را از دست مي‌دهد. مزيت مهم آهنرباي الکتريکي نسبت به آهنرباي مغناطيسي اين است که ميدان مغناطيسي در آهنرباهاي الکتريکي به سرعت مي‌تواند تغيير کند. اما تغيير دادن ميدان مغناطيسي در آهنرباهاي معمولي کار ساده‌اي نيست. به همين دليل در ردياب انگشتان دست از آهنرباهاي الکتريکي استفاده شده است.
 |
نتايج اين پژوهش‌ها قرار است در قالب يک مقاله‌ي علمي در کنفرانس تعامل انسان و رايانه (ACM CHI 2016) در ماه مه ارائه شود. عنوان اين مقاله عبارت است از: فاينکسوس، رديابي دقيق حرکت‌هاي انگشتان دست با استفاده از سنجش مغناطيسي، کاري از کيو چن (Keyu Chen)، شويتاک پاتل (Shwetak Patel) و شان کلر (Sean Keller). کيو چن اين پروژه را در آزمايشگاه محاسبات فراگير دانشگاه واشنگتن تحت نظارت پروفسور شويتاک پاتل اجرا کرده است. او خاطرنشان مي‌کند که اين حسگرها مانند ردياب‌هاي دوربيني نيستند که يک خط ديد مستقيم داشته باشند. بلکه سه بعدي هستند و مي‌توانند کارهايي مانند بستن بند کفش‌ها را با دقتي بالا نمايش دهند.
ريچل متز مي‌گويد: «بديهي است که يکي از کاربردهاي اين ابداع مي‌تواند استفاده در حوزه‌ي بازي‌هاي رايانه‌اي باشد. همچنين مي‌توان از فاينکسوس در کارهايي که نياز به حرکت‌هاي دقيق انگشتان دست دارند استفاده کرد. نواختن پيانو، نقاشي کردن يا نوشتن در فضاي سه بعدي (هوا) از جمله کارهايي هستند که مي‌توان با فاينکسوس انجام داد.»
در مجله‌ي تکنولوژي MIT طرز کار اين سيستم ردياب به طور کامل تشريح شده است: فاينکسوس مانند نوعي موقعيت‌ياب يا GPS عمل مي‌کند. ابتدا فاصله‌ي ميان يک آهنرباي الکتريکي و چهار سنسور مغناطيسي محاسبه مي‌شود، سپس رابطه‌ي هرکدام از اين فاصله‌ها با يکديگر تعيين مي‌شود. با اين رهيافت مي‌توان موقعيت هر کدام از آهنرباهاي الکتريکي را در فضاي سه بعدي به دست آورد. هرکدام از اين آهنرباها در فرکانس خاصي عملکرد دارند که اين موضوع به گفته‌ي کيو چن، موجب رديابي آسان تر هر انگشت به صورت جداگانه مي‌شود. يکي از قابليت‌هاي ديگري که فاينکسوس دارد اين است که مي‌توان براي بالا بردن دقت رديابي، به سيستم آهنرباي الکتريکي اضافه کرد و ديگر نيازي نيست به ازاي افزودن هر آهنربا به سيستم، يک حسگر نيز اضافه کنيم. به عنوان مثال مي‌توان براي نمايش جزئي‌تر حرکت انگشتان دست، روي هر انگشت دو يا سه آهنرباي الکتريکي قرار داد.
ابداع ردياب نمايش دهنده‌ي حرکت انگشتان دست به نظر کاملاً به موقع و بجا مي‌رسد. زيرا امروزه ما شاهد گسترش نمايشگرهاي مجازي هستيم که کاربرها براي استفاده از آن‌ها نياز به ابزاري دارند که بتواند حرکت انگشتان دستشان را تشخيص دهد. کيو چن درباره‌ي اقدام بعدي اين گروه پژوهشي مي‌گويد: «در صورتي که فاينکسوس به مرحله‌ي توليد انبوه برسد و در مجامع فناوري تجاري از آن استقبال شود، تلاش مي‌کنيم تا از لحاظ سخت افزاري آن را کوچک‌تر کنيم.»
او پيش بيني مي‌کند که اعضاي گروه بتوانند اين ردياب را به شکل دستکش و يا ساعت مچي هوشمند در آورند تا استفاده از آن راحت‌تر شود. حداکثر فاصله‌ي ميان آهنرباهاي سر انگشتان و حسگرهاي دريافت کننده‌ي فرکانس 12 سانتي‌متر است. چن اميدوار است که تيم سازنده بتوانند اين فاصله را تا 25 سانتي‌متر ارتقا دهند.
منبع:
منابع مفید: