智能手錶LumiWatch將你的小臂變成觸摸屏

提起能將手臂變成觸摸屏的手錶，我們第一時間可能想到的就是在14年火爆的Cicret投影手環，可以將智能手機的畫面投影到手臂上。

不過，很可惜的是Cicret被證實只是一個騙局，時至今日他們都未拿出實際的產品。

取代的則是智能手錶的風潮，多家廠商紛紛推廣他們的智能手錶，許多人也在佩戴。

比如丸子醬。然而智能手錶有著一個致命的缺陷—屏幕太小，導致所有信息無法同時呈現，這在運動時就極其不方便；或是觸摸不靈敏，使用起來操作不流暢，體驗差。

但丸子醬最想吐槽的就是支付寶的付款碼，太小了！當我把手錶貼上去半天卻沒有任何反應時的尷尬。

而投影的智能手錶的操作面積則會遠遠的超越現有智能手錶的可操作面積。例外一個優勢就是皮膚更加自然，我們對自己的身體是十分熟悉的。哪怕閉著眼睛，我們也能夠在手臂上精準的操作。依靠著肌肉記憶與手眼協調，提供了一個高質量的操作水平。

近日，卡內基梅隆大學的研究人員開發出了一款智能手錶的原型機，可以將手臂變成觸摸屏，而且大小與智能手機屏幕相當，比普通智能手錶錶盤大5倍，定價估計為600美元。

LumiWatch

LumiWatch由邏輯板（又稱中心控制板）、投影儀、深度感測器、金屬外殼和電池組成，使用Android5.1系統，並且是獨立出來的，不需要其他設備處理數據。

擺在研究人員面前的第一個難題是體積大小，畢竟這是手錶體積不能太大。

如何保持性能又使結構變得緊湊，研究人員需要做出取捨—他們使用了最高規格的投影儀而降低了其他設備規格。

研究人員設計並製造了一個自定義的15流明（流明，發光強度單位）投影儀，包含三個激光器—紅色、綠色以及藍色，還有一對MEMS鏡子。按照光柵掃描模式操作，結果就是一個39°×22.5°的視野。

最高可以2.7瓦的功率進行工作，而黑白圖像的投影幾乎不需要電量。這時弊端就暴露出來了，LumiWatch只能持續工作一小時，在正常使用頻率下也只能工作一天。

但是由於大功率的投影儀，即使在強烈的戶外陽光下，LumiWatch也能良好的工作。

深度感測器用於捕捉投影區域的觸摸輸入，研究人員設計了一個1D深度感應陣列（7×38×3mm），由十個STMicro VL6180X飛行時間感測器組成。每個感測器都通過脈衝紅外光在25°椎體內發射和返回的時間確定最近的物體，捕獲所有的測量值需要36毫秒，導致觸摸跟蹤幀速率為27.5Hz。

但有一個問題，深度感測器是1D的，如何捕捉2D的操作畫面呢？

在實行操作的時候，手指是同時被許多個感測器同時捕捉到的，但是只會與相切方向的感測器距離最近，便可通過這個確定手指在手臂上x軸的位置，y軸的位置則由是個感測器確定。因此1D的深度感應陣列有能力追蹤2D的位置。

再通過位置變化的速率確定手指是在滑動還是在點擊。

雖然採用了這樣緊湊的設計，LumiWatch的體積相對來說還是很大。

尺寸為50mm×41mm×17mm；

相較於42.5mm×36.4mm×11.4mm的Apple Watch要大整整一圈。

如何進一步縮減體形也是研究人員的工作重心。

說完了結構本身上的問題，我們來說說實際應用的問題，主要有兩 大問題—人的小臂是不規則曲面，如何保證投影的清晰度，且圖像不會發生變形；其二就是個體使用習慣的差異，每個人的手錶佩戴習慣不同（高度和左右手），如何使投影能夠普遍適用。

第一個問題較好解決，對於傳統的「世界校準」來講，在平面上可以很好的執行任務，不過小臂是個曲面，就會發生嚴重變形。只用在第一次使用的時候進行曲率的校準，投影就能很好的「鋪」在小臂上（下圖右上角圖）。這時又出現一個問題，靠近手錶的地方會更亮，通過距離的測量改變各個位置的強度就能校準。

而第二個問題就沒這麼簡單了，手錶的左右手倒好改變，手錶位置的高低就沒有了，因為它是而不斷變化的，無法提前固定。

這時就只能通過動態校準了，研究人員採用了巧妙的方法。LumiWatch的開機是要通過滑動滑塊來進行解鎖的，這個滑動距離在標準情況下是70mm。在解鎖時測量手指滑動的距離就能夠以此為基準來進行校準了。

再說兩句

LumiWatch或許可以說是第一款可交互投影手錶，但任然有著諸多問題。激光雖然帶來了諸多便利，但是激光安全是一個必須考慮的問題，激光功率超過安全極限時，與視網膜接觸會造成嚴重損傷；而且智能手錶固有的大小限制了散熱功能，雖然研究人員採用了鋁製外殼，具有良好散熱功能，但還是捉衿見肘。手錶在工作時升溫，會嚴重損壞設備，而且會在幾分鐘內達到這個溫度；並且手臂上的汗毛，手指的陰影都是會對投影造成影響的因素。

距離影視作品中酷炫的程度，LumiWatch還有非常多問題還未解。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！