قد تُغيّر أجهزة CUTE القابلة للارتداء قريبًا تفاعلاتنا مع المنتجات الاستهلاكية

كشف فريق من المهندسين المبتكرين في زيورخ مؤخرًا عن نظام حسّي هزاز جديد قد يغيّر طريقة تواصل الناس مع الإلكترونيات. لسنوات، اعتمدت الإلكترونيات على نظام هزاز واحد أو مزدوج المراحل يعتمد على المشغلات. تخيّل طنين هاتفك عندما يكون في وضع الصامت. تخطط أجهزة CUTE القابلة للارتداء لتوسيع هذه القدرات وجعل الإلكترونيات تستفيد من جلدك كوسيلة للتواصل.

تستفيد الأجهزة القابلة للارتداء والألعاب وغيرها من الإلكترونيات من ردود الفعل اللمسية لإعلامك بحالات معينة. الطريقة الأكثر شيوعًا لتوفير ردود الفعل اللمسية في الإلكترونيات هي استخدام المشغلات. يمكن تشغيل هذه المحركات الصغيرة وإيقافها لتوفير الاهتزازات عند الحاجة.

هذا النهج فعال في إبلاغك لكنه لا يستغل حقيقة أن الجلد هو أكبر عضو في جسمك. فهو مليء بالمستقبلات الحسية ويمكنه التمييز بين اللمسة الخفيفة والقرص. وبالتالي، تمتد قدرات الإدراك للجلد إلى ما هو أبعد من الاهتزاز البسيط الذي يصدره هاتفك عند تلقي مكالمة. بعد إدراك هذه الفرصة الضائعة، شرع المهندسون في إنشاء مستشعر لمسي قادر على أنواع متعددة من التفاعلات.

دراسة CUTE Wearables

نُشرت دراسة “الأجهزة القابلة للارتداء الجلدية الكهرومائية (CUTE) لإشارات لمسية واسعة النطاق ممتعة”¹ في مجلة Advanced Science هذا الشهر. تتعمق دراستها في مفهوم استخدام العضلات الاصطناعية الكهرستاتيكية ذات الشفاء الذاتي والمضخمة هيدروليكيًا (HASEL) لإنشاء أجهزة لمسية أكثر قدرة.

يمكن لأجهزة CUTE القابلة للارتداء أن تفعل أكثر من مجرد توفير الرنين المزعج الموجود في إلكترونيات اليوم. تُظهر الدراسة بنية نظام وجهاز قابل للارتداء جديد يقدم عدة إحساسات لمسية، بما في ذلك الضغط، واللمس، والفرك، وأكثر.

المصدر – Advanced Science

يمكن للمستشعر المدفوع كهربائيًا أن ينقل مجموعة هائلة من الإحساسات التي وُجد أنها أكثر إمتاعًا من الرنين التقليدي. على سبيل المثال، تخيّل إرسال قرص لشخص ما عبر وسائل التواصل الاجتماعي، ثم يشعر به فجأة في الواقع. الآن، خذ الفكرة خطوة أبعد وتخيّل مشاركة نبض قلبك مع شخص عزيز عبر الكوكب.

المشغل الناعم

لإنشاء إحساس باللمس واقعي وحيوي، استخدم المهندسون مشغلات ناعمة كهرومائية ذات آلية سحب. تستخدم الأجهزة غلافًا من البلاستيك الحراري مملوءًا بسائل عازل يسمح لها بالبقاء مرنة. على كل جانب من الغلاف، تتسبب الأقطاب الكهربائية في تشوه السطح وتغييره عند تطبيق التيار، مما يؤدي إلى سحبها نحو وسط الجهاز. على وجه التحديد، حقق الفريق مسافة حركة مشغل قدرها 2.44 مم.

ومن الجدير بالذكر أن جهاز CUTE القابل للارتداء يستفيد من مجموعة مكوّنة من عشر أكياس مشغل لتحسين قوة المشغلات وقدراتها. المشغلات ذات البصمة الصغيرة فعّالة في استهلاك الطاقة وتمكن الجهاز من تخصيص ردود الفعل اللمسية لتلبية مجموعة واسعة من المتطلبات.

اختبار CUTE Wearables

اختبر المهندسون جهاز CUTE القابل للارتداء عبر مجموعة متنوعة من المقاييس. بدأ الفريق بجمع 14 مشاركًا غير مرتبطين لاختبار قابلية التعرف على كل إحساس لمسي. تم تقسيم المجموعة بين 7 نساء و7 رجال تتراوح أعمارهم بين 22 و52 عامًا.

وُضع كل مشارك في كرسي مريح. وُضعت يدهم غير السائدة على مسند الذراع، واُستخدمت شاشة وفأرة لاسلكية وسماعات عازلة للضوضاء لإلغاء أي تداخل خارجي. ثم بدأ المهندسون في التواصل باستخدام ردود الفعل اللمسية.

بعد كل إشارة، طُلب من المشاركين تحديد نمط الجهد الذي يتطابق أفضل مع رد الفعل اللمسي. استخدم إجمالًا ست إشارات لمسية بترددات تتراوح بين 0–200 هرتز. كل إشارة استمرت تقريبًا 6 ثوانٍ.

بعد سماع الإشارة، اختار المشارك كيف شعرت على مخطط عاطفي. ساعد هذا الجزء من الاختبار المهندسين على تحديد أن أجهزة CUTE القابلة للارتداء توفر تجربة مريحة. ومن الجدير بالذكر أن رد الفعل اللمسي الوحيد الذي تم تصنيفه على أنه مزعج هو التقليدي الموجود في هاتفك المحمول.

نتائج اختبار CUTE Wearables

كانت نتائج الاختبار مثيرة للإعجاب. وجد المهندسون أن 97.9٪ من المشاركين تمكنوا من تحديد كل من الإشارات الست بدقة وبقليل من الجهد. ومن الجدير بالذكر أن ستة من الذين تم اختبارهم حققوا درجة كاملة، مما يعني أنهم قادرون على نقل إحساسات متنوعة من الاسترخاء إلى الإثارة باستخدام الجهاز. بشكل مدهش، تبين أن الجهاز قادر على توليد قوى تزيد عن 2.3 نيوتن على مسافات تصل إلى +8.0 مم.

فوائد CUTE Wearables

يمكن للعديد من الفوائد أن تجعل نظامًا لمسيًا أكثر تعقيدًا وقدرة نقطة تحول. تخيّل القدرة على معرفة من يتصل دون النظر استنادًا إلى الاهتزاز أو الإحساس الذي تحصل عليه من المستشعر. تتيح القدرة على توفير إحساسات لمسية متنوعة للمهندسين إنشاء تطبيقات أكثر غمرًا وفائدة.

مدمج

سبب رئيسي آخر يجعل الكثير من الناس يرون هذا البحث حاسمًا لإنشاء إلكترونيات الغد هو أن معظم الأنظمة اللمسية اليوم تعتمد على مشغلات ثقيلة. هذا الشرط يحد من حجم الإلكترونيات القادرة على ردود الفعل اللمسية ويضيف إلى وزنها الكلي. تُزيل بنية CUTE القابلة للارتداء هذه المشكلة بإنشاء مستشعر رد فعل مدمج مخصص يمكنه دعم أصغر الأجهزة القابلة للارتداء.

مريح

الراحة هي أحد الأمور الرئيسية التي يبدو أن العديد من مهندسي الأجهزة القابلة للارتداء ينسونها. لا أحد يرغب في الشعور بعدم الراحة طوال اليوم، حتى لو كان ذلك يعني إمكانية استقبال المكالمات من معصمهم. تتميز أجهزة CUTE القابلة للارتداء بتصميم مريح ومواد صُممت لتشعر كجلد الإنسان. بالإضافة إلى ذلك، لا تسخن هذه الأجهزة حتى بعد الاستخدام المطول. وبالتالي، فهي مثالية للأجهزة القابلة للارتداء طويلة الأمد وغيرها من التطبيقات التي تكون فيها الخيارات الخفيفة هي الأفضل.

صامت

فائدة رئيسية أخرى لأجهزة CUTE القابلة للارتداء هي أنها مصممة لتكون صامتة. قد يكون هاتفك في وضع الصامت لكن الجميع يمكنه سماع ذلك الاهتزاز في جيبك. بالإضافة إلى ذلك، لا يزال عليك إخراجه لمعرفة من المتصل، أو إلقاء نظرة على ساعتك الذكية. سيتخلص CUTE من هذا الغموض من خلال السماح لك بإنشاء رد فعل لمسي خاص لكل متصل. يوفر هذا النهج سرية إضافية عند الحاجة.

آمن

السلامة هي القلق الرئيسي لمستخدمي ومطوري أجهزة CUTE القابلة للارتداء. تتميز هذه الأجهزة بمجموعة من عناصر التصميم والحماية لضمان عدم اضطرارك للقلق بشأن الصعق الكهربائي أو الحريق أو أي مخاطر محتملة أخرى. على سبيل المثال، تدمج أجهزة CUTE غشاءً إلاستومريًا وتستفيد من تغليف المشغلات لمنع أي خطر على المستخدم. كما يستخدم الجهاز فقط أقطابًا منخفضة المقاومة، مما يقلل من مخاطر الصدمات.

كفء في استهلاك الطاقة

إحدى أكبر فوائد تقنية CUTE القابلة للارتداء هي كفاءتها في استهلاك الطاقة. أظهر الوحدة التي تم اختبارها أنها تحتاج فقط إلى 3.0 مللي واط عند الحفاظ على وضع ممتد. يعني هذا الاستهلاك المنخفض للطاقة إمكانية استخدام المزيد من المشغلات في المشاريع. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع أجهزة CUTE القابلة للارتداء بعمر بطارية أطول، مما يجعلها مثالية للأجهزة القابلة للارتداء من الجيل التالي المستعدة لدخول السوق في الأشهر القادمة.

تطبيقات CUTE Wearables

إلى جانب القدرة على تشغيل أنظمة قابلة للارتداء خفيفة الوزن يمكنها تقديم ردود فعل لمسية وتواصل أكثر، هناك عدة تطبيقات أخرى يمكن لهذه التقنية تحسينها. على سبيل المثال، يمكن دمج هذه التقنية في أنظمة الواقع الافتراضي والواقع المعزز لتعزيز الواقعية.

يمكن أيضًا أن تكون وسيلة لتوفير إرشادات غير بصرية للسائقين أو حتى للمكفوفين. تخيّل جهازك القابل للارتداء الذكي يضربك على الجانب الأيمن من المعصم للإشارة إلى الاتجاه إلى اليمين، أو يضغط على معصمك ليخبرك بأنك تقترب من المخرج الذي تحتاجه.

أنظمة السلامة

سيناريو استخدام آخر قد يكون إنشاء أنظمة تحذير سلامة تشمل ردود فعل لمسية. ستكون هذه الأنظمة مثالية للبيئات المزدحمة والضوضائية التي تتطلب مراقبة مقاييس معقدة. في المستقبل، قد يسمح قرص بسيط على المعصم لمفتش السلامة بمعرفة أنه يجب إغلاق صمام أو اتخاذ إجراءات أخرى.

باحثو CUTE Wearables

أُجري البحث لدراسة CUTE Wearables في معهد ماكس بلانك للأنظمة الذكية، وبشكل خاص تم تكليف قسم الذكاء اللمسي بجعل الجهاز عمليًا. استعانوا بمساعدة كاثرين ج. كوشنبيكر، وكذلك قسم المواد الروبوتية. الآن، يسعى الفريق إلى توسيع ابتكاره ورؤية ما يمكن تحقيقه من سيناريوهات استخدام أخرى.

الشركات التي يمكنها تقديم تقنية CUTE Wearables والازدهار

يمكن للعديد من الشركات الاستفادة من تفاصيل هذه الدراسة. من مصنعي الساعات الذكية والهواتف إلى شركات السيارات الذكية ومصانع الملابس، هناك العديد من حالات الاستخدام لهذه التقنية. إليكم شركة واحدة قد تحصل على فوائد فورية من التكامل.

Garmin

دخلت Garmin (GRMN ) السوق كمزود لأنظمة الملاحة في عام 1989. كانت تُعرف أصلاً باسم ProNAV، وركز مؤسسو الشركة، غاري بوريل ومين كاو، في البداية على الطيران والأنشطة البحرية. بعد عشر سنوات، تطورت تقنيتهم لتصبح صالحة للاستخدام في الأجهزة المحمولة المصممة للسائق العادي.

تُعد Garmin مزودًا رائدًا للـ GPS وإحدى الأسماء الأكثر شهرة في الصناعة. وسعت عروضها لتشمل الأجهزة القابلة للارتداء، وأجهزة تتبع اللياقة، وأجهزة تتبع الكلاب، وأكثر من ذلك. قد يفتح دمج نظام رد فعل CUTE القابل للارتداء الباب أمام أجهزة أكثر قدرة وسهولة في الاستخدام.

ومن الجدير بالذكر أن Garmin قامت بالعديد من الاستحواذات الكبيرة منذ انطلاقها. أضاف كل استحواذ إلى قدرات الشركة في مجال الأجهزة القابلة للارتداء. وبالتالي، أصبحت اليوم ضمن أفضل 3 مصنّعين للساعات الذكية في العالم. لذلك، يتوقع المحللون استمرار نمو الشركة مع توسع سوق الأجهزة القابلة للارتداء.

CUTE Wearables – طريقة جديدة للتواصل

يُعد مفهوم CUTE Wearables ترقية كبيرة لنظام لم يشهد تغيّرًا كبيرًا منذ عقود. فكر في ذلك، كان للنداءات (البيجر) وظيفة اهتزاز مماثلة لأحدث الهواتف الذكية اليوم. بفضل هذا الفريق المبدع من الباحثين، قد تتمكن إلكترونياتك قريبًا من إرسال اتصالات سرية ومعقدة وسهلة التعرف باستخدام اللمس فقط.

تعرّف على مشاريع تقنية أخرى رائعة الآن.

مرجع الدراسة:

^{1. Sanchez-Tamayo, N., Yoder, Z., Rothemund, P., Ballardini, G., Keplinger, C., & Kuchenbecker, K. J. (2024). الأجهزة القابلة للارتداء الجلدية الكهرومائية (CUTE) لإشارات لمسية واسعة النطاق ممتعة. Advanced Science, 11(48), 2402461. https://doi.org/10.1002/advs.202402461}