基于低成本的柔性材料的智能手套手语翻译机

基于低成本的柔性材料的智能手套手语翻译机

无所不能的神奇手套曾经只存在于科幻作品中，但近日，美国的研究人员就开发出了一种低成本的智能手套，可将美国标准手语(American Sign Language)所表示的字母转化成文字，并通过蓝牙将讯息传输到智能手机或电脑中。而且，这种手套还可以用来控制虚拟的双手。

加州大学圣地亚哥分校的纳米工程教授Darren Lipomi说，新手套的不同之处在于使用极低成本的柔韧材料。Lipomi说，“PLOS ONE”杂志报道的系统部件总成本低于100美元。与使用由脆性材料制成的MEMS传感器的其他手势识别手套不同，Lipomi的手套中的柔软可拉伸材料使其更加坚固。

据智能手套的开发者称，手套不仅可以帮助失聪群体，它还可以在虚拟现实(VR)、增强现实(AR)、远程手术和诸如控制拆弹机器人的军事行动中发挥重要的作用。

事实上，这并不是世界上第一副手势追踪手套。很多公司都在积极发明类似的手势识别控制设备，而相当多的灵感都应该是来自2002年的电影《少数派报告》。

加州大学圣地亚哥分校纳米工程学教授，同时也是这幅智能手套的研发人员 Darren Lipomi 说，他新发明的手套与其他智能手套不同的是，它使用的是超低成本的柔性材料。Lipomi透露，整个系统所有零件的成本加起来连 100 美金都不到。而且与其他使用易碎的MEMS传感器的手势识别手套不同，Lipomi的手套使用的软弹性材料使得这幅手套更加结实耐用。

图丨加州大学圣地亚哥分校纳米工程学教授Darren Lipomi

新手套的指关节部分是用橡胶状聚合物做成的应变式传感器。Lipomi 和他的团队将超薄的聚合物薄膜切成细条，并在表面涂上导电的碳漆以制成这种高灵敏度的传感器。

然后他们用有弹性的黏胶将 9 个传感器分别粘在运动皮手套的指关节部位。其中大拇指关节粘 1 个，其余剩下四个手指各粘 2 个。不锈钢的细线将各个传感器串在一起，并连接到位于手腕位置的电路板上。电路板同时还安装了重力传感器和蓝牙信号发射器。

当戴着手套的人弯曲手指的时候，传感器会受到拉伸，电阻也会随之升高。根据这些电阻信号，电路会为每一个指关节匹配一个数字位，其中 0 代表手指放松的状态，而 1 代表手指弯曲的状态。这样我们就给每个美国标准手语（ASL）字母的手势创造了一个九位的代码。因此在所有手指都伸直的情况下，这个代码就是 000000000；而握拳的时候，这个代码就变成了 111111111。

为了区别产生相同代码的美国标准手语（ASL）字母，研究人员还在手套上安装了重力传感器和压力感应器。举个例子，字母 D 和 Z 在手语里是相同的手势，但是在表达 Z 的时候手指会画一个 Z 字形，而在表达 D 的时候手是不动的。再比如，压力感应器能检测到，在表达U和V的时候，前者两个手指是并拢的，而后者两个手指是分开的。

经测试，智能手套的确能将美国标准手语（ASL）的 26 个字母全都转换成文字。研究团队还用这幅手套控制虚拟手来表达美国标准手语（ASL）的各个字母。

新一代的智能手套将会使用一些能够产生触觉反应的新材料，从而使得戴手套的人通过虚拟现实（VR）也能感受到他们触摸到的东西。现有的触觉设备都是通过在用户手上施加力和振动来模仿触觉效果。Lipomi 和他的学生接下来希望做到的则是能传输更广泛的信号。“我们正在合成一种能够传输所有感觉的材料，从压力、温度到粘滑性，涵盖绝大部分。”