【原创】一个马里兰大学材料博士的10年梦想

winniewei 提交于 周一, 10/26/2020
【原创】一个马里兰大学材料博士的10年梦想

作者:张国斌

2001 年,李灏在美国马里兰大学获得材料博士学位后,加入到摩托罗拉实验室,从事前沿科技的应用研究,在这个实验室中,他萌生出了一个大胆的想法,这个想法和我们日常生活息息相关--他想把触控交互从二维发展到三维!

为什么会有这样的想法?这也是源于他对机器交互方式的研究。

每天,我们都会跟各种各样的机器交互,小到手机大到各种机械设备,而最好的交互方式就是最自然的交互方式--就是仿生我们人类和世界的交互方式,机器可以通过它“眼睛”--摄像头,“耳朵”--麦克风拾音器、触觉--触控板甚至大脑--脑机接口和我们交互,现在,机器的眼睛、耳朵、大脑发展很快,唯一的缺憾是触控,很多设备的触控还停留在二维平面--就是我们进行的是触摸二维的,而不是三维的--机器只知道我们按了哪里,却并不知道我们按的力度如何。

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而在现实生活中,触摸是有力感的,比如你按摩,洗头,服务人员会通过按压的力度来让你进入一个舒服模式,还有,我们在手写字的时候也有力道,中国的毛笔字更是将力道的变化赋予了更多美学含义,百转流回,行云流水,如下面怀素《过钟帖》,通篇章草笔意,字字虽然极少有牵丝连笔,然“豁然心胸,略无疑滞”,透出淳穆清秀之神气。

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触觉的力道变化竟可以如此之美,但反观我们现在的触控似乎仅用了其一二而已,实在是一种遗憾。而随着机器智能的提升,触控向三维发展已经是明确的方向了,例如现在火爆的机器人,机器人目前从事一些运输、搬运体力活,未来机器人要和人类进行互动,比如搀扶、按摩、推拉等,就需要对按压的力道有精确的掌握,否则可能会导致人类伤筋动骨。

鉴于这样的思索,李灏认为这样交互大有前景,于是回国后在2011于深圳创办了New Degree Tech(NDT,纽迪瑞公司),按他的说法,公司叫New Degree就是希望探索新的维度。

李灏认为要实现这样的交互就必须有一种可以探测力度的传感器,于是,公司成立后,开发了柔性MEMS技术--就是一种压力传感器,李灏认为它能真正地把人机和物机的交互联系起来,用一个传感器把你所想要告诉机器,并且机器可以把它的意图告诉给你。

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据他介绍,通过纽迪瑞科技(NDT)独有的微压力应变器材料(Micro Strain Gauge),直接检测面板触摸后所产生的微小形变,获取触摸位置及压力大小。

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NDT微压力应变器形变参数

  • 最小触发力低至50 g (1.0 mm SS)

  • 形变检测精度:< 0.001 mm;

  • 可应用于多种不同材质面板(不锈钢、铝合金、玻璃、塑胶等)

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DimensionTouch™技术优势

  • 高灵敏度和高线性度,实现压力的精确测量

  • 可透过金属传感

  • 完全防水

  • 可戴手套触摸,不依赖于人体电容,可使用任何物体进行触摸

  • 可应用于不同材质面板(不锈钢、铝合金、玻璃、塑胶等)

  • 放置于面板的背面,无接触磨损,具有超高的耐久度和可靠性

此外,NDT的压力传感器具有即贴即用的特性。区别于其他压力感应技术,它可直接检测面板的应变或弯曲程度,而不依赖于系统内的其他结构部件。若直接将传感器贴合于面板背部或内壁,实施电气连接后即可使用,因此称之为“即贴即用”。和机器想要告诉机器的,把它们真正地联系起来,传感万物。

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DimensionTouch™系统构成

通过定制化的芯片及NDT自有软件算法,实现对触摸行为(位置、压力、动作)的捕捉。

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目前,压感技术并不是只有NDT一家在发展,也有其他技术,例如通过压力电容、MEMS压力传感器等发展压感技术,这是技术对比。

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李灏自豪地表示NDT的优势是提供可印刷高精度应变感应材料、即贴即用集成压力传感器和定制化芯片+独有算法,他认为压感触控的应用领域很多,例如手机平板、家电、工控、安防、汽车等。

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其他应用场景如一体式压感电动牙刷,利用压感按钮替代实体按键,无需开孔的一体化牙刷机身能够有效避免实体按键藏污纳垢等问题,不仅提升美观度,还可提升按键的使用寿命以及用户体验。此外,厂商可以在刷头处集成压感,当刷头碰到牙齿受压后启动振动,实现防飞溅;同时利用压感的力敏性引导消费者使用合适的力道刷牙,从而确保洁牙程度与保护牙齿。

目前,NDT的新一代压感方案MSK压感触控方案已在老板电器的油烟机以及高仪(Grohe)的压感童锁开关水龙头上实现落地应用,广受消费者好评。其中,高仪压感童锁水龙头方案将NDT MSK压感模块贴合于水龙头开关按钮的内壁,可有效检测用户不同力度的按压操作,通过压力分级与长按、短按操作方式的结合实现童锁开关功能,能够有效地避免儿童误触造成烫伤等问题,同时支持带水操作以及拥有长久使用寿命。

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高仪(Grohe)压感童锁水龙头

不过真正让NDT扬名的还是压感技术在手机、TWS耳机上的应用,李灏表示目前有超过30款手机都采用了NDT的压感技术。这是因为目前智能手机都在追求无边框化,一体化,追求最大的屏占比,当取消物理按键之后就需要压感触控这样的感知技术。

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李灏认为一体化的电子产品特别需要压感技术 ,比如TWS耳机,以前采用电容技术进行音量的控制,但是由于人多汗液以及其他误碰都会引发误操作,而压感技术可以消除这些不好的体验。

苹果已经率先在其最新的Air Pods Pro上采用压感控制技术,只需轻轻一捏就可以实现模式和音量的控制,这比以前的敲一敲要更自然。

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华为最新的TWS耳机也采用了压感技术,而且就是NDT提供的。

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李灏认为未来压感触控最主要的应用领域就是手机、笔记本触控板和TWS耳机领域,这几个领域的产品有多达十数亿,虽然不能普及但是压感确实是可以让产品实现差异化的一个技术。他透露NDT的压感方案已经出货超过5000万,市占率超过98%!

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他乐观估计NDT在手机、TWS耳机、电脑压力触控以及可穿戴市场可迎来百亿市场规模。

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“其实力测量都是工业应用或者是医用,但现在纽迪瑞提供了一个低成本的、装配简单的、可以用在各个场景的力测量系统。我们做的就是柔性MEMS,纽迪瑞是真正全球首家将柔性MEMS的概念商业化的公司,也是做了几年之后才想清楚要解决什么问题的公司。”他说,“我们的愿景是为终端用户带来更加便捷、简单、直观、自然的交互体验!”,才开始想清楚这是为了解决交互的问题。

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我祝愿李博士的压感梦想早日实现!

注:本文为原创文章,转载请注明作者及来源

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