Сенсорный интерфейс через стопу

Человек воспринимает информацию из мира электроники органами зрения и слуха, а большинство устройств для взаимодействия с ним используют усилия рук, пальцев и голоса. Разрабатываются и альтернативные многообещающие интерфейсы, среди которых технологии наподобие Wiimote или регистрации движений человека посредством ИК-скамер. Исследователи из Мексики пополнили список перспективных решений устройством односторонней коммуникации через стопы, а инженеры General Motors испытали сенсорную связь через сиденье автомобиля. Цели амбициозные: создать для устройств с тактильным восприятием приложения в сфере виртуальной реальности, игр, робототехники, навигации, помощи людям с ограниченными возможностями.

На недавно прошедшей Международной конференции интеллектуальных роботов и систем (IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems) доцент Лаборатории мехатроники и контролируемых систем при Мексиканском панамериканском университете (Mechatronics and Control Systems Lab at Mexico's Panamerican University) Рамиро Веласкес (Ramiro Velazquez) представил компьютерный интерфейс в виде стельки, предназначенной для ношения внутри обуви. Начиная своё исследование, учёный хотел получить ответ на вопрос о том, существует ли возможность передачи информации таким необычны способом. Для изучения была выбрана область с высокой концентрацией рецепторов, ответственных за восприятие текстуры и вибраций, расположенная около свода стопы. В стельку был интегрирован двухмерный массив в виде "строк" и "столбцов" из миниатюрных вибрирующих моторчиков того же типа, что используется в мобильных телефонах. Каждый из 16 актуаторов мог включаться независимо и на разной частоте вибраций для передачи сигналов.

Для начала команда Веласкеса установила, могут ли люди понимать передвигающиеся в определённых направлениях по нижней поверхности стопы сигналы, находясь в неподвижном положении стоя. Для этого моторчики последовательно активировались от пятки до пальцев, что означало, например, "север" или "прямо", и в обратном направлении – "юг", "назад". Также была проверена возможность распознавать геометрические формы, составленные из вибраций; отдельные комбинации вибрирующих элементов, означавшие входящий звонок на мобильный телефон или текстовое сообщение; команды навигации при перемещении участников испытаний с завязанными глазами вокруг препятствий в помещении. Оказалось, что направления сигналов и отдельные комбинации распознаются без особых проблем, но из 20 человек только пятеро справились с навигационным тестом, да и те не без оговорок. Плохо различимыми также оказались геометрические фигуры, такие как линия, круг или квадрат. Веласкес объясняет это распространением вибраций через кожу.

Однако человек всё равно способен многое извлечь из "способностей" стопы. Веласкес работает над установлением пределов возможностей и надеется создать "новый тактильный язык для стоп", который можно было бы выучить так же, как любой другой. По словам профессора Мела Сигеля (Mel Siegel) из Института робототехники Карнеги-Меллона (Carnegie Mellon Robotics Institute), хотя устройство представляет собой ранний прототип, оно демонстрирует потенциал в практическом применении, например, людьми с проблемами со зрением. Нелишним оно будет для здорового пользователя, поскольку в нынешние времена естественная сенсорная система человека часто перегружена. Хороший пример в этом случае – автомобиль. Слежение за дорогой, разговоры посредством мобильной связи, управление электроникой в машине – всё это отнимает ресурсы органов чувств. Как может помочь тактильный сенсорный интерфейс?

В прошлом году инженеры из General Motors и датской организации TNO провели соответствующее исследование. Они пытались определить, будет ли водитель в реальных условиях ощущать сигналы, передаваемые через сиденье, и не станут ли они незаметным "фоном" во время концентрации на дороге и езды по ухабистой местности. В сиденье установили 64 мотора, аналогичных предыдущей работе с таким же управлением ими. Сигналами закодировали восемь направлений: "прямо", "прямо и налево", "прямо и направо", "направо" и так далее. Участники эксперимента говорили, когда они ощущали сигналы и когда понимали направление. 93,3% ответов были верными, а негрубые ошибки присутствовали лишь в 6,4% случаев. Помимо навигационных целей, такая система может быть использована в качестве радара или для противодействия заносу, как объясняет Джерон Хогема (Jeroen Hogema) из TNO.