近日,厦门大学郭文熹课题组设计了一种基于柔性指环的人机交互系统,通过自主开发的元音模式数对编码表,将传统键盘的平面矩阵反馈转变为由五指控制的主动式电子皮肤指环,相关成果发表在Nano Energy上。通讯作者为厦门大学郭文熹副教授、陈厦平高级工程师以及重庆大学刘玉菲教授。

作者考量了可穿戴器件的材料、可穿戴键盘系统的输入法设计、系统人机交互的可扩展功能,设计了一个更简单丰富的可穿戴键盘,将传统键盘的平面矩阵反馈转变为由五指控制的主动式电子皮肤指环。该装置的主体是一种超薄的丝素蛋白薄膜(SF),它具有较好的生物相容性和透水透气性,使用SF制备的电子皮肤指环(SR-TENG)能够长期佩戴在人体手部来进行键盘通信控制。如图1b,SR-TENG运用接触起电与静电耦合的原理将手指的机械运动转化为相应的电信号,并通过PCB 模块和 Wi-Fi 模块完成数据处理、数据编码、数据传输的过程以实现键盘通信的功能。

图2 a.可穿戴键盘的编码设计;b.可穿戴键盘的软硬件及工作原理;c.26个英文字母的正确率分布;d.可穿戴键盘应用于用户识别。
如图2所示,利用 SR-TENG 的接触分离模式设计了一种字母输入法,可以通过手指与不同基底的敲击完成人机交互。该输入法基于本课题组独创了一种元音模式的数对编码表(图2a),将26个英文字母和一些其他必要指令纳入到 5指控制的SR-TENG穿戴键盘中,人机交互面板能够可视化用户表达的语句,志愿者测试输入正确率能够达到89%以上。此外,作者还拓展了基于可穿戴键盘安防功能的用户识别分析,通过机器学习计算不同用户的特征模型用以识别可穿戴键盘系统注册者的身份,为可穿戴设备增加了私人信息保护的初步保障。
论文信息:
Wearable Five-finger Keyboardless Input System Based on Silk Fibroin Electronic Skin
Jiarong Liu, Jianfeng Chen, Fukang Dai, Jizhong Zhao, Shengyou Li, Yating Shi, Wanjing Li, Longyu Geng, Meidan Ye, Xiaping Chen*, Yufei Liu* and Wenxi Guo*
Nano Energy
DOI:10.1016/j.nanoen.2022.107764
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107764
下载:Wearable Five-finger Keyboardless Input System Based on Silk Fibroin Electronic Skin
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