قد تغير الأجهزة القابلة للارتداء قريبًا تفاعلاتنا مع المنتجات الاستهلاكية

كشف فريق من المهندسين المبدعين من زيورخ مؤخرًا عن نظام حسي جديد يمكن أن يحدث ثورة في كيفية تواصل الناس مع الأجهزة الإلكترونية. لسنوات، اعتمدت الأجهزة الإلكترونية على نظام حسي قائم على محرك أحادي أو ثنائي المرحلة. تخيل همهمة هاتفك عندما تقوم بتشغيل الوضع الصامت. تخطط شركة CUTE wearables لتوسيع هذه القدرات وصنع أجهزة إلكترونية تستفيد من بشرتك كوسيلة اتصال.

تستفيد الأجهزة القابلة للارتداء والألعاب وغيرها من الأجهزة الإلكترونية من ردود الفعل اللمسية لإخطارك بظروف معينة. والطريقة الأكثر شيوعًا لتوفير ردود الفعل اللمسية في الإلكترونيات هي استخدام المحركات. ويمكن تشغيل هذه المحركات الصغيرة وإيقاف تشغيلها لتوفير الاهتزازات عند الحاجة.

هذا النهج فعال في تنبيهك، لكنه لا يُحسّن من حقيقة أن الجلد هو أكبر عضو في جسمك. فهو مليء بالمستقبلات الحسية، ويمكنه التمييز بين النقرة الخفيفة والقرصة. وبالتالي، فإن قدرات الجلد الإدراكية تتجاوز بكثير مجرد اهتزاز هاتفك عند تلقي مكالمة. إدراكًا منهم لهذه الفرصة الضائعة، شرع المهندسون في ابتكار مستشعر لمس قادر على أنواع متعددة من التفاعلات.

دراسة عن الأجهزة القابلة للارتداء

في "أجهزة كهروهيدروليكية جلدية قابلة للارتداء (CUTE) لإشارات لمسية ممتعة ذات نطاق ترددي عريض"¹ نُشرت الدراسة في مجلة Advanced Science هذا الشهر. وتتناول الدراسة بالتفصيل مفهوم استخدام العضلات الاصطناعية الكهروستاتيكية ذاتية الشفاء والمضخمة هيدروليكيًا (HASEL) لإنشاء أجهزة لمسية أكثر قدرة.

تستطيع الأجهزة القابلة للارتداء الأنيقة أن تفعل أكثر من مجرد إصدار صوت مزعج كالذي تجده في إلكترونيات اليوم. تُظهر الدراسة بنية نظام وجهازًا جديدًا قابلًا للارتداء يوفر العديد من الأحاسيس اللمسية، بما في ذلك الضغط واللصق والفرك وغيرها.

المصدر – العلوم المتقدمة

يمكن للمستشعر الذي يتم تشغيله كهربائيًا أن ينقل مجموعة ضخمة من الأحاسيس التي وجد أنها أكثر متعة من الطنين التقليدي. على سبيل المثال، تخيل أنك ترسل قرصة إلى شخص ما على وسائل التواصل الاجتماعي، وفجأة يشعر بها في الحياة الواقعية. الآن، خذ المفهوم إلى أبعد من ذلك وتخيل أنك تشارك نبضات قلبك مع شخص عزيز عليك عبر العالم.

المحرك الناعم

ولخلق إحساس لمس واقعي وواقعي، استخدم المهندسون محركات ضغط كهروهيدروليكية ناعمة. وتستخدم الأجهزة غلافًا ترموبلاستيكيًا مملوءًا بعازل كهربائي سائل يسمح لها بالبقاء مرنة. وعلى كل جانب من الغلاف، تتسبب الأقطاب الكهربائية في تشوه السطح وتغيره عند تطبيق التيار، مما يؤدي إلى الضغط باتجاه منتصف الجهاز. وعلى وجه التحديد، حقق الفريق شوط تشغيل يبلغ 2.44 مم.

من الجدير بالذكر أن جهاز CUTE القابل للارتداء يستخدم مجموعة من عشرة أكياس مشغلات لتحسين قوة التشغيل والقدرات. تتميز المحركات الصغيرة الحجم بأنها موفرة للطاقة وتمكن الجهاز من تخصيص ردود الفعل اللمسية لتلبية مجموعة كبيرة من المتطلبات.

اختبار الأجهزة القابلة للارتداء CUTE

اختبر المهندسون جهازهم القابل للارتداء CUTE عبر مجموعة متنوعة من المقاييس. بدأ الفريق بجمع 14 مشاركًا غير مرتبطين ببعضهم البعض لاختبار مدى القدرة على التعرف على كل إحساس لمس. تم تقسيم المجموعة بين 7 نساء و7 رجال تتراوح أعمارهم بين 22 إلى 52 عامًا.

تم وضع كل مشارك على كرسي مريح، وتم وضع اليد غير المسيطرة على مسند الذراع، وتم استخدام شاشة وفأرة لاسلكية وسماعات إلغاء الضوضاء للتغلب على أي تداخل خارجي. ثم بدأ المهندسون في التواصل باستخدام ردود الفعل اللمسية.

بعد كل إشارة، طُلب من المشاركين تحديد نمط الجهد الذي يطابق التغذية الراجعة اللمسية بشكل أفضل. وفي المجمل، تم استخدام ستة إشارات تغذية لمسية بترددات تتراوح من 0 إلى 200 هرتز. وكان طول كل إشارة حوالي 6 ثوانٍ.

بعد سماع الإشارة، حدد المشارك شعوره على مخطط عاطفي. ساعد هذا الجزء من الاختبار المهندسين على تحديد أن الأجهزة القابلة للارتداء CUTE توفر تجربة مريحة. والجدير بالذكر أن ردود الفعل اللمسية الوحيدة التي تم تصنيفها على أنها مزعجة كانت تلك التقليدية الموجودة في هاتفك المحمول.

نتائج اختبار الأجهزة القابلة للارتداء CUTE

كانت نتائج الاختبار مبهرة. فقد وجد المهندسون أن 97.9% من المشاركين كانوا قادرين على تحديد كل من الإشارات الستة بدقة وبجهد ضئيل. والجدير بالذكر أن ستة من الذين تم اختبارهم حققوا درجة مثالية، مما يعني أنهم كانوا قادرين على توصيل أحاسيس متنوعة من الاسترخاء إلى الإثارة باستخدام الجهاز. ومن المثير للإعجاب أن الجهاز كان قادرًا على توليد قوى تزيد عن 2.3 نيوتن على مسافات +8.0 مم.

فوائد الأجهزة القابلة للارتداء CUTE

يمكن أن تؤدي العديد من الفوائد إلى إحداث تغيير جذري في نظام اللمس الأكثر تعقيدًا وكفاءة. تخيل أنك قادر على معرفة من المتصل دون النظر إليه استنادًا إلى الاهتزاز أو الشعور الذي تحصل عليه من المستشعر. تتيح القدرة على توفير أحاسيس لمسية متنوعة للمهندسين إنشاء تطبيقات أكثر شمولاً وإفادة.

مدمج

من الأسباب الرئيسية الأخرى التي تجعل الكثيرين يرون هذا البحث أساسيًا في ابتكار إلكترونيات المستقبل، اعتماد معظم أنظمة اللمس اليوم على محركات ثقيلة. هذا المتطلب يحدّ من حجم الإلكترونيات القادرة على الاستجابة اللمسية، ويزيد من وزنها الإجمالي. تتغلب بنية الأجهزة القابلة للارتداء CUTE على هذه المشكلة من خلال ابتكار مستشعر استجابة مدمج ومخصص يدعم أصغر الأجهزة القابلة للارتداء.

مريح

الراحة من أهم الأمور التي ينساها العديد من مهندسي الأجهزة القابلة للارتداء. لا أحد يرغب في الشعور بعدم الراحة طوال اليوم، حتى لو كان ذلك يعني إمكانية تلقي المكالمات من معصمه. تتميز الأجهزة القابلة للارتداء الأنيقة بتصميم مريح ومواد مصممة لتمنح ملمسًا ناعمًا كالجلد البشري. بالإضافة إلى ذلك، لا ترتفع درجة حرارتها حتى بعد الاستخدام المطول. لذا، فهي مثالية للأجهزة القابلة للارتداء طويلة الأمد وغيرها من التطبيقات التي تُعد فيها الخيارات خفيفة الوزن الخيار الأمثل.

صامت

من أهم مزايا أجهزة CUTE القابلة للارتداء أنها مصممة لتكون صامتة. قد يكون هاتفك في وضع صامت، لكن بإمكان أي شخص في جيبك سماع اهتزازه. بالإضافة إلى ذلك، ستحتاج إلى إخراجه لمعرفة من هو، أو النظر إلى ساعتك الذكية. ستزيل أجهزة CUTE القابلة للارتداء هذا الغموض من خلال السماح لك بإنشاء ردود فعل لمسية خاصة لكل متصل. يوفر هذا النهج مزيدًا من الخصوصية عند الحاجة.

آمن

السلامة هي الشاغل الرئيسي لمستخدمي ومطوري أجهزة CUTE القابلة للارتداء. تتميز هذه الأجهزة بمجموعة من عناصر التصميم والحماية لضمان عدم القلق بشأن التعرض للصعق الكهربائي أو الحريق أو أي مخاطر محتملة أخرى. على سبيل المثال، تتضمن أجهزة CUTE القابلة للارتداء غشاءً مطاطيًا وتدعم تغليف المحرك لمنع أي خطر على المستخدم. كما يستخدم الجهاز أقطابًا كهربائية منخفضة المقاومة فقط، مما يقلل من مخاطر الصدمات الكهربائية.

كفاءة الطاقة

من أهم فوائد تقنية CUTE القابلة للارتداء هي كفاءتها في استخدام الطاقة. فقد أظهرت الوحدة التي تم اختبارها أنها تحتاج فقط إلى 3.0 ميغاواط عند الاحتفاظ بوضع ممتد. ويعني هذا الاستهلاك المنخفض للطاقة أنه يمكن استخدام المزيد من المحركات في المشاريع. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع أجهزة CUTE القابلة للارتداء بعمر بطارية أطول، مما يجعلها مثالية للجيل القادم من الأجهزة القابلة للارتداء الجاهزة لطرحها في السوق في الأشهر المقبلة.

تطبيقات الأجهزة القابلة للارتداء الرائعة

بالإضافة إلى القدرة على تشغيل أنظمة قابلة للارتداء وخفيفة الوزن يمكنها تقديم استجابات وتواصلات أكثر لمسية، هناك العديد من التطبيقات الأخرى التي يمكن استخدام هذه التقنية لتحسينها. على سبيل المثال، يمكن دمج هذه التقنية في أنظمة الواقع الافتراضي والواقع المعزز لتحسين الواقعية.

كما يمكن أن يكون بمثابة وسيلة لتوفير اتجاهات غير مرئية للسائقين أو حتى للأشخاص الذين يعانون من ضعف البصر. تخيل أن جهازك الذكي القابل للارتداء ينقر على الجانب الأيمن من معصمك للإشارة إلى الذهاب إلى اليمين، أو يضغط على معصمك لإعلامك بأنك تقترب من المخرج الذي تحتاجه.

أنظمة السلامة

قد يكون أحد سيناريوهات الاستخدام الأخرى هو إنشاء أنظمة تحذير السلامة التي تتضمن ردود فعل لمسية. ستكون هذه الأنظمة مثالية للبيئات المزدحمة والصاخبة التي تتطلب مراقبة مقاييس معقدة. في المستقبل، قد تتيح قرصة بسيطة على المعصم لمفتش السلامة معرفة أنه يحتاج إلى إيقاف تشغيل صمام أو إجراءات أخرى.

باحثون في مجال الأجهزة القابلة للارتداء

أُجريت الأبحاث الخاصة بدراسة الأجهزة القابلة للارتداء CUTE في معهد ماكس بلانك للأنظمة الذكية، وعلى وجه التحديد، كُلِّف قسم الذكاء اللمسي بجعل الجهاز عمليًا. وقد استعانوا بمساعدة كاثرين جيه كوتشينبيكر، بالإضافة إلى قسم المواد الروبوتية. والآن، يسعى الفريق إلى توسيع نطاق إبداعهم ومعرفة سيناريوهات الاستخدام الأخرى التي يمكن تحقيقها.

الشركات التي يمكنها تقديم تقنية الأجهزة القابلة للارتداء الرائعة والازدهار

قد تستفيد العديد من الشركات من تفاصيل هذه الدراسة. فمن مصنعي الساعات الذكية والهواتف إلى مصانع السيارات الذكية والملابس، هناك العديد من حالات الاستخدام لهذه التقنية. وهذه إحدى الشركات التي قد تستفيد بشكل فوري من التكامل.

غارمين

غارمين (GRMN + 1.16٪) دخلت الشركة السوق كمزود لأنظمة الملاحة عام ١٩٨٩. كانت تُعرف في الأصل باسم ProNAV، وبدأ مؤسسا الشركة، غاري بوريل ومين كاو، بالتركيز على الطائرات والأنشطة البحرية. بعد عشر سنوات، تطورت تقنيتهما بما يكفي لتصبح قابلة للتطبيق في الأجهزة المحمولة المصممة لسائقي السيارات العاديين.

تعد شركة Garmon من الشركات الرائدة في توفير نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وواحدة من أشهر الأسماء في هذه الصناعة. وقد توسعت الشركة في تقديم منتجاتها لتشمل الأجهزة القابلة للارتداء وأجهزة تتبع اللياقة البدنية وأجهزة تتبع الكلاب وغير ذلك الكثير. وقد يؤدي دمج نظام ردود الفعل CUTE للأجهزة القابلة للارتداء إلى فتح الباب أمام أجهزة أكثر كفاءة وسهولة في الاستخدام.

تجدر الإشارة إلى أن شركة جارمن أجرت عدة عمليات استحواذ كبيرة منذ انطلاقها. وقد عززت كل عملية استحواذ قدرات الشركة في مجال الأجهزة القابلة للارتداء. ونتيجةً لذلك، أصبحت اليوم من بين أكبر ثلاث شركات مصنعة للساعات الذكية في العالم. ولذلك، يتوقع المحللون أن تشهد الشركة نموًا مستمرًا مع توسع سوق الأجهزة القابلة للارتداء.

الأجهزة القابلة للارتداء – طريقة جديدة للتواصل

يُعد مفهوم الأجهزة القابلة للارتداء "CUTE" ترقيةً جذريةً لنظامٍ لم يشهد تغييرًا يُذكر منذ عقود. تخيّلوا، كانت أجهزة الاستدعاء تُشبه وظيفة الاهتزاز في أحدث الهواتف الذكية اليوم. بفضل هذا الفريق البحثي المُبدع، قد تتمكن أجهزتكم الإلكترونية قريبًا من إرسال رسائل مُنفصلة ومُعقدة وسهلة التعرّف، باستخدام اللمس فقط.

تعرف على مشاريع تقنية رائعة أخرى الان.

مرجع الدراسة:

^{1. سانشيز تامايو، ن.، ويودر، ز.، وروثيموند، ب.، وبالارديني، ج.، وكيبلينج، ج.، وكوتشينبيكر، ك.ج. (2024). أجهزة جلدية كهروهيدروليكية يمكن ارتداؤها لتوفير إشارات لمسية ممتعة ذات نطاق ترددي عريض. العلوم المتقدمة، 11(شنومكس)، شنومكس. https://doi.org/10.1002/advs.202402461}