广告

超音波传感器颠覆人机互动

2017-04-14 05:16:51 Junko Yoshida 阅读:
基于超音波感测的“免触控”互动或许不至于取代现有UI,但它将为可穿戴设备、AR/VR、智能型手机甚至汽车提供另一种互动形式…
广告

如今,动作(任天堂Wii)、触控(Apple iPhone)以及语音(Amazon Alexa)等互动方式已经过时了,更酷炫、更有赚头且“免触控”(touchless)的新一代用户接口 (UI)正成为消费设备的新宠。

正如Chirp Microsystems首席执行官Michelle Kiang在MWC展会上所说的,“重要的消费电子突破总是由UI革命触发的。”
20170412_chirp_NT31P1
图1:Chirp的MEMS超音波传感器(来源:Chirp Microsystems)

Chirp推出一款单芯片超音波飞行时间(ToF)传感器,让用户无需触控屏幕就能和可穿戴设备实现互动,甚至是无屏幕的设备。

尽管Kiang并未表示基于超音波感测的“免触控”互动将取代其它现有UI,但她认为这将为可穿戴设备、扩增实境/虚拟现实(AR/VR)、智能手机甚至汽车提供另一种互动形式。

技术传承自学术研究

Chirp Microsystems是一家位于加州伯克利的新创企业,目前共有15名员工,在今年的MWC推出该公司首款针对可穿戴设备开发的高精确、低功耗超音波感测开发平台。

许多穿戴式产品(如智能手表)的屏幕尺寸通常都很有限,用户经常苦于其“手指太粗”。Kiang说,只要在智能手表中嵌入MEMS超音波ToF传感器,无论用户的手指粗细,都不必再触控屏幕,只需利用手势即可控制手表的功能。

穿戴式腕带或许是更好的说明范例。目前的腕带基本上并没有空间配备屏幕,无法直接与穿戴者互动。但是,Kiang表示,如果腕带或指环中搭载了够精巧的超音波ToF传感器,这些流行的穿戴式腕带马上就能和用户实现实时互动了!
20170412_chirp_NT312
图2:穿戴式指环嵌入Chirp超音波传感器(来源:Chirp Microsystems)

Chirp的ToF传感器采用类似MEMS麦克风的3.5 x 3.5 mm LGA封装,以1.8V的单电源运作。该设备并配备I2C接口,十分易于整合于消费电子产品中。

MEMS与混合信号CMOS ASIC

Chirp不仅开发MEMS超音波转换器,还为其搭配一款混合信号CMOS ASIC,并将二者整合在单一系统级封装(SiP)中。

这款ToF传感器的板载微处理器可为唤醒感测应用实现永不断线(always-on)的运作。据该公司介绍,该组件采用了范围大于1m的脉冲回波感测,而在1Hz采样率为时功耗仅9uA。

这款MEMS超音波传感器的突破性微型化设计,是由美国加州大学伯克利分校(UC Berkeley)和戴维斯分校(UC Davis)的研究人员和工程师共同开发的,此后成为新创公司Chirp在2014年成立的基础。

相关IP和主要的研究人员都已经从大学实验室转至Chirp工作了。该研究团队成员包括UC Davis机械与航空工程教授David Horsley,以及UC Berkeley和UC Davis的博士研究生和博士后研究员等。目前,Horsley是Chirp公司首席技术官。

除了可穿戴设备,Chirp的ToF传感器瞄准的另一个重要市场是AR/VR应用。目前,Chirp已能为特定客户提供其VR/AR超音波感测开发平台了。但Kiang并未透露这些客户名单,仅暗示是大公司。

目前的高阶AR/VR系统都局限于一个基地台或受限于规定的空间内。这是因为附加设备(如摄影机系统或磁传感器系统等)都必须安装在这些有限的空间内,才能为VR/AR头戴式设备中的惯性测量单元(IMU)校正漂移,从而为用户带来更好的追踪体验。
20170412_chirp_NT31P1P3
Kiang展示了一款微型化的MEMS超音波传感器,如今已能轻易地嵌入于AR/VR头戴式设备中。由于追踪系统能够随用户移动,从而为用户提供360度的身历其境体验

Chirp的超音波传感器可在AR/VR环境支持6个自由度的控制器或输入设备,实现“由内而外的追踪”。

3D感测

基于光学(主要是摄影机)的系统已经被应用于目标追踪了。但是,摄影机本质上是一种不带深度信息的2D技术,它必须使用“点云”(point cloud)以及更深度的计算,才能逐一地侦测对象的漂移。

相形之下,超音波ToF传感器是3D感测的理想选择,因为该技术的三角测量数据更简单。Kiang解释,“更简单的计算意味着更低功耗。”

使用红外线技术是3D感测的另一项选择。不过,Kiang强调,在户外使用时,经由红外线取得的数据往往无法使用。她说:“超音波传感器则是一种稳定的低功耗技术,用户可以戴着VR/AR系统走向户外,甚至漫步于阳光下。”

藉由将Chirp的超音波ToF传感器设计于VR/AR系统中, Kiang总结道:“我们希望低阶VR/AR系统也能为用户带来更好的互动体验,而高阶VR/AR系统则能摆脱限制,进一步实现行动化。”

拓展智能手机与车用领域?

目前,红外线技术在智能手机中作为近接传感器,用于防止用户在接听电话时脸部误触屏幕。

Kiang表示,一些智能手机供应商开始寻求以超音波技术取代红外线技术。一开始的吸引力主要来自美学设计原因——为了去掉智能手机正面嵌入红外线传感器的小孔。而今,有了超音波ToF传感器,智能手机设计人员可以为手机增添其它功能,例如自拍时的自动对焦,或提供简单的手势控制等。

长期来看,Chirp的超音波ToF传感器能够用于取代辅助车辆倒车用的大型超音波传感器。Chirp的传感器还可作为车载信息娱乐系统的新UI。不过这样的汽车应用还需要更长的设计周期,Kiang解释,这项应用在Chirp现有的规划中优先级略低。

Chirp的MEMS传感器以及配套ASIC已经出样了,预计将在今年底实现量产。Kiang表示,Chirp的一些客户正计划于2017年底推出整合Chirp芯片的终端产品,而其它客户可能要到2018年才推出新产品。

编译:Susan Hong

本文授权编译自EE Times,版权所有,谢绝转载

EETC wechat barcode


关注最前沿的电子设计资讯,请关注“电子工程专辑微信公众号”。

本文为EET电子工程专辑 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
Junko Yoshida
ASPENCORE全球联席总编辑,首席国际特派记者。曾任把口记者(beat reporter)和EE Times主编的Junko Yoshida现在把更多时间用来报道全球电子行业,尤其关注中国。 她的关注重点一直是新兴技术和商业模式,新一代消费电子产品往往诞生于此。 她现在正在增加对中国半导体制造商的报道,撰写关于晶圆厂和无晶圆厂制造商的规划。 此外,她还为EE Times的Designlines栏目提供汽车、物联网和无线/网络服务相关内容。 自1990年以来,她一直在为EE Times提供内容。
  • 马斯克拟1000亿美元收购! 来源:半导体创芯网周一,埃隆·马斯克与一群投资者提出以974亿美元收购ChatGPT开发商OpenAI,这一金额远低于这家人工智能公司最近1570亿美元的估值。OpenAI首席执行官萨姆·奥特曼在X平
  • 跟着芯片老司机去日韩,把设备、材料摸透! 别再盯着欧美了,日韩在全球半导体市场也是一股不可忽视的力量。韩国,按销售额来看,是全球半导体第二大国,仅次于美国。日本,半导体设备和材料领域的王者,在部分领域能做到近乎垄断。不只有三星和SK海力士,存
  • 比亚迪全系车型搭载高阶智驾天神之眼开创全民智驾时代 2月10日,比亚迪举办智能化战略发布会,重磅发布全民智驾战略。在整车智能战略下,比亚迪构建起天神之眼技术矩阵,其全系车型将搭载高阶智驾技术,其中天神之眼 C首批上市21款车型,覆盖7万级到20万级,包
  • 为什么三极管基极和发射极端需要并联一个电阻? 三极管基极和发射极端并联电阻主要是为了提高电路的可靠性:1、三极管的基极不能出现悬空,当输入信号不确定时(如输入信号为高阻态时),加下拉电阻,可有效接地,防止三极管受噪声信号的影响而产生误动作,使晶体
  • 对不起,真正的智驾距离我们还很遥远 文|万湑龙昨天晚上,迪王放了蛇年的第一个“大招”。在比亚迪智能化战略发布会上,董事长王传福正式公布了比亚迪天神之眼技术矩阵。将高阶智驾的门槛拉到十万级车型,今年比亚迪的新车,将会有60%搭载高速NOA
  • 全球人形机器人产业链百强榜发布 近日,摩根士丹利发布了题为《The Humanoid 100: Mapping the Humanoid Robot Value Chain》的报告,该报告公布了全球人形机器人产业链百强企业榜单。这一
  • Taiyo专区丨现货促销,即时库存,下单即发! 现货促销让采购/更简单/更高效为了更好地帮助大家采购芯片,实现供需资源的无缝对接。AMEYA360决定开启【现货促销】专栏,通过AMEYA360微信公众号,每天推送原厂现货促销物料,助力广大用户制定更
  • 引领少儿 AI 编程教育革新!英荔教育率先接入 DeepSeek 2 月 8 日,英荔教育旗下核心产品英荔 AI 应用平台正式接入全球顶尖 AI 大模型 DeepSeek。通过整合 DeepSeek 的认知决策能力和英荔多年积累的教育经
  • 这一地区的PCB产业聚链成势 近年来,贵港市港北区深入实施产业转型升级三年攻坚行动,紧盯全国产业链布局和东部产业转移趋势,确立PCB(印制电路板)产业作为重点产业发展,加大招商引资力度,推动PCB产业“从无到有”,聚链成势。目前,
  • 300+已报名!AI芯片与终端产业链上下游都在这场大会(赞助通道已开启) 我是芯片超人花姐,入行20年,有40W+芯片行业粉丝。有很多不方便公开发公众号的,关于芯片买卖、关于资源链接等,我会分享在朋友圈。扫码加我本人微信👇2月15日,芯片超人开年首场芯片大会,2025年AI
广告
热门推荐
广告
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了