Die Wände um uns herum verdienen normalerweise nicht viele Gedanken. Aber unsere gewöhnlichen Wände werden nicht länger nur als Raumteiler dienen, nicht mehr, wenn ein Forscherteam der Carnegie Mellon University (CMU) und Disney Forschung hat damit etwas zu tun.
Die Forscher haben einen Weg gefunden wandeln Sie gewöhnliche Wände in intelligente Wände um fähig, menschliche Berührung zu spüren und Gesten oder sogar die Verwendung von Geräten zu erkennen.
Was bringen intelligente Wände? Die Forscher sind der Ansicht, dass das System auf viele Arten verwendet werden kann, beispielsweise zum Steuern von Videospielen mit Gesten, zum Anpassen der Lichtstärke beim Einschalten eines Fernsehgeräts oder zum Benachrichtigen eines Benutzers, der sich an einem anderen Ort befindet, wenn eine Waschmaschine oder ein elektrischer Wasserkocher ausgeschaltet ist.
Ihre neue Messmethode, Wall ++ genannt, macht die Umwandlung mit nur wenigen Anwendungen von leitfähiger Farbe und etwas Elektronik möglich und ist mit etwa $ 20 pro Quadratmeter relativ kostengünstig.
Die Forschung wird von geführt Yang Zhang, ein Doktorand in CMUs Institut für Mensch-Computer-Interaktion (HCII), der eine a präsentieren soll Forschungsarbeit auf dem System bei CHI 2018, die Konferenz über menschliche Faktoren in Computersystemen, April 21-26 in Montreal, Kanada.
Warum Wände?
„Wände sind normalerweise die größte Oberfläche in einem Raum, aber wir nutzen sie nur, um Räume zu trennen und vielleicht Bilder und Regale hochzuhalten.“ Chris Harrison, sagte ein Assistenzprofessor in der HCII der CMU in einer Erklärung.
"Da das Internet der Dinge und das allgegenwärtige Rechnen Realität werden, ist es verlockend zu glauben, dass Wände zu aktiven Teilen unserer Lebens- und Arbeitsumgebung werden können."
Während Sensorlösungen existierten, versuchten die Forscher, eine Lösung zu entwickeln, die sowohl erschwinglich als auch unauffällig ist.
"Es gibt viele Sensorlösungen, um einen Raum mit Sensorik und Berechnung zu erweitern, aber sie können teuer und aufdringlich sein “, sagte Zhang.
„Wände sind dagegen schon überall. Sie prägen unser Lebensumfeld. Wir haben uns zu Beginn dieses Projekts gefragt, ob wir Wände intelligent machen können, damit sie sowohl die Benutzer als auch die Gerätenutzung nachverfolgen können. “
Mit diesen Anforderungen haben sie sich eine Lösung gesucht, die zur Rechnung passt.
"Wir haben ein mehrphasiges Experiment durchlaufen, bei dem wir Farben, Trägermaterial, Aufbringungsmethoden, Decklacke und Muster untersucht haben", sagte Zhang.
„Wir haben Kosten, Leitfähigkeit, Konsistenz und Effizienz optimiert und uns schließlich für die von uns verwendete Methode entschieden.“
Das Verfahren
Die Methode des Teams umfasst die Verwendung von leitfähiger Farbe zur Erzeugung von Elektroden an einer Wand, wodurch die Wand als riesiges Touchpad zur Erfassung menschlicher Berührungen sowie als elektromagnetischer Sensor zur Erkennung und Verfolgung elektrischer Geräte und Geräte fungieren kann.
Um die Kosten niedrig zu halten, verwendeten die Forscher eine wasserbasierte Farbe, die Nickel enthielt.
Sie stellten auch sicher, dass der Prozess einfach zu bedienen ist.
Als ersten Schritt verwendeten sie Malerband, um ein schraffiertes Muster an einer Wand zu erstellen, das einem Diamantgitter ähnelt, das sie als das effektivste Muster erachteten.
"Durch eine Reihe von Experimenten und Simulationen mit verschiedenen Elektrodenmustern haben wir herausgefunden, dass diese den längsten Erfassungsbereich bieten", sagte Zhang.
"Es bedeckt auch die Wandoberfläche dicht, wodurch es weniger wahrscheinlich ist, dass Benutzerberührungen übersehen werden."
Als nächstes wurden zwei Anstriche leitfähiger Farbe unter Verwendung einer Walze aufgetragen.
Dann entfernten sie das Klebeband des Malers und schlossen die Elektroden an.
Ihr letzter Schritt bestand darin, die Wand mit einer Deckschicht aus Standard-Latexfarbe zu streichen, die zwei Zwecken dient: um sie zu halten und die Elektroden verborgen zu halten.
Sobald die Elektroden angeschlossen sind, wird die Wand sowohl zur „kapazitiven Erfassung“ als auch zur „elektromagnetischen Erfassung“.
Ersteres bedeutet, dass die Wand wie ein typisches Touchpad funktioniert, sodass die Berührung eines Benutzers das elektrostatische Feld der Wand an diesem Punkt verändern würde.
Letzteres bedeutet, dass die Elektroden die einzigartigen elektromagnetischen Signaturen der verwendeten elektrischen oder elektronischen Geräte erkennen und die Geräte und deren Standorte identifizieren können.
Zhang zufolge ist die elektromagnetische Erfassungsfähigkeit der Wand nicht nur auf Geräte beschränkt. Es kann auch den Standort einer Person verfolgen, die ein Gerät mit einer elektromagnetischen Signatur trägt.
Was kommt als nächstes?
Die Forscher planen die Optimierung von Wall ++ für den Energieverbrauch, sagte Zhang. Derzeit wird geschätzt, dass das System ungefähr so viel Strom verbraucht wie ein Standard-Touchscreen.
Sie planen auch, einen Weg zu finden, die Kosten des Systems noch mehr zu reduzieren.
"Obwohl wir die Kosten im Vergleich zu bestehenden Touchscreen-Technologien um zwei Größenordnungen gesenkt haben, ist noch mehr Aufwand erforderlich, um die Kosten für das Anpassen von Papieren (dh ~ 1 Cent pro Blatt) weiter zu senken", sagte Zhang.
"Zellstoff-Sachbücher ist ein Forschungsexperiment, das das Potenzial digitaler Einwegpapiere aufzeigt. “
Zhang fügte hinzu, dass das Team "noch viel zu tun habe, um es kommerziell verfügbar zu machen, was 2-3 Jahre dauern könnte."
Das Forschungsteam auch enthalten Scott Hudson, Professor am HCII der CMU, und zwei Forscher von Disney Research - Alanson Sample und Chouchang (Jack) Yang.
