Носимые устройства - это новое слово в электронике. Многие из нас уже используют приспособление, которое отслеживает наши шаги и другие показатели физической подготовки, а на рынке появились умные часы. Но носимое устройство, которое существовало веками, теперь находится в тренде встроенной электроники - обуви.
Электроника в туфлях или на них - не такая уж и неслыханная концепция. У нас уже есть обувь, которая загорается при ходьбе, и датчики обуви, взаимодействующие с фитнес-приложениями. Кроме того, исследователи внедряют в обувь другие полезные функции, такие как GPS-трекинг, помогающий следить за местонахождением пациентов с болезнью Альцгеймера, а также датчики и беспроводные сигналы, помогающие определять местонахождение пожарных и других аварийных служб в районах, где GPS может дать сбой.
Вскоре у нас также будет обувь, которая общается с нами черезтактильную обратную связь Вы, вероятно, не задумывались об этом, но тактильная обратная связь - это то, что вы, вероятно, уже знаете. опыт, так как вибрационные приводы уже присутствуют во многих мобильных телефонах, планшетах и игровых контроллерах. Это просто означает, что они излучают вибрации, которые мы можем чувствовать.
Одним из продуктов, который, как ожидается, появится на рынке в 2015 году, является тактильная обувь Lechal, предназначенная для синхронизации со смартфоном, чтобы обеспечить направление без помощи рук и глаз, а также действовать как трекер активности. Компания также выпустит тактильные стельки, которые можно будет вставить в обычную обувь.
Тактильная обувь имеет большие перспективы в качестве помощи для слабовидящих, но она также может пригодиться всем, кто хочет незаметное носимое устройство, которое может давать указания, не требуя, чтобы вы смотрели на смартфон или слушали аудио. Читайте дальше, чтобы узнать, что находится внутри этих удобных модных аксессуаров.
Технология тактильной обуви
Тактильная обратная связь - это просто обратная связь, которую вы можете почувствовать, обычно через вибрации. Крошечная технология, которая делает возможной тактильную обувь, существует уже некоторое время, и она уже присутствует во многих электронных устройствах, которые мы используем каждый день. Тактильные ощущения могут быть простыми или сложными вибрациями для передачи информации, например, что-то конкретное происходит в игре, определенный тип уведомления на телефоне или тонкий вибрационный сигнал, чтобы вы знали, что вы успешно нажали виртуальную кнопку на планшете. Новая электронная книга Kindle Voyage обеспечивает тактильную обратную связь при перелистывании страниц, чтобы имитировать ощущение скольжения страниц друг относительно друга. Новые Apple Watch включают в себя оборудование, которое они называют Taptic Engine, которое производит постукивание и другие ощущения от запястья владельца, чтобы давать указания, уведомления или даже общаться с другими пользователями Apple Watch..
Необходимые встроенные вычислительные компоненты для создания тактильной обратной связи широко доступны, и, как и все электронные компоненты, они становятся все меньше и меньше. Они также доступны в вариантах с низким энергопотреблением, которые позволяют использовать батареи меньшего размера. Это означает, что их легче спрятать в небольших предметах одежды, одежде и обуви.
Для создания тактильной обратной связи обычно требуется плата микроконтроллера, хотя бы один вибрационный привод (это всего лишь небольшой мотор, который вибрирует по команде) и батарея для обеспечения питания. Платы микроконтроллеров похожи на крошечные компьютерные материнские платы, в комплекте с чипом обработки, памятью и точками подключения ввода/вывода (I/O), для которых вы можете писать программы для отправки и получения сигналов от любых электронных датчиков, приводов или других компонентов. подключен к ним. Обычно у них не так много памяти или вычислительной мощности, как у процессора вашего компьютера или даже вашего телефона. Но их достаточно для программирования и управления различными основными электронными частями, и они обычно занимают меньше места и потребляют меньше энергии.
Arduino - это коммерчески доступная плата микроконтроллера. У него есть ряд моделей, которые могут быть легко приобретены (вместе с совместимыми электронными компонентами) любителями, исследователями или профессионалами и запрограммированы на языке с открытым исходным кодом Arduino с использованием их интегрированной среды разработки (IDE) путем подключения платы к компьютеру. Многие люди и компании также сделали платы на основе Arduino, многие из которых можно запрограммировать с помощью ее IDE. Коммерческие продукты со встроенной электроникой, скорее всего, будут включать массово закупаемые платы, и тактильная обувь, вероятно, не будет исключением, но плата Arduino сыграла роль в первом прототипе Lechal.
Другие мелкие компоненты, такие как модули, обеспечивающие Wi-Fi, Bluetooth или другую беспроводную связь, можно использовать для связи любых носимых устройств с тактильной обратной связью со смартфоном или другим устройством. Некоторые микроконтроллеры имеют встроенную беспроводную связь.
Эти компоненты можно использовать для больших целей, например, для создания робота, или для более мелких задач, таких как включение светодиодов (LED) или вибрационных приводов. Объединение всех правильных компонентов позволяет использовать такие методы коммуникации, как тактильная обратная связь.
Прототип тактильной обуви Lechal
Тактильная обувь Lechal была задумана Анирудом Шармой, в то время исследователем Hewlett-Packard Labs в Бангалоре, Индия, как способ бесшумно давать указания при ходьбе слабовидящим пользователям с помощью доступного устройства. «Le Chal» на хинди означает «возьми меня с собой».
Шарма нарисовал первый прототип в 2010 году и построил его (с помощью двух других) в 2011 году. Эта первая сборка появилась на семинаре по дизайну и инновациям в Пуне, штат Махараштра, Индия, который проводился Массачусетским технологическим институтом. Медиа-лаборатория и инженерный колледж Массачусетского технологического института.
Прототип включал в себя микроконтроллер Arduino Lilypad, круглую плату, предназначенную для вшивания электроники в носимые предметы из ткани. Плата со встроенными возможностями Bluetooth использовалась вместе с четырьмя исполнительными механизмами и аккумулятором. Микроконтроллер разместили в пятке, а исполнительные механизмы - спереди, сзади, слева и справа, и все это в пределах одного башмака.
Первоначальная идея заключалась в том, что смартфон с функциями GPS и компаса будет получать доступ к данным о местоположении и направлении через подключение к Интернету и передавать эти направления микроконтроллеру, который будет сигнализировать о вибрации приводов. Вибрация правого привода будет означать поворот направо, левого привода будет означать поворот налево, задний привод будет означать движение назад, а передний привод будет означать движение вперед. Шарма также предполагал включить датчик приближения, который мог бы обнаруживать препятствие на расстоянии до 10 футов (3 метра), предупреждать владельца и давать указания, как его обойти..
Прототип получил награду, и Шарма продолжил работу. В конце концов он уволился с работы в Hewlett-Packard Labs и стал партнером Криспиана Лоуренса, бывшего патентного поверенного, чтобы основать компанию Ducere Technologies. Между прочим, их познакомил друг, который оказался слабовидящим, хотя идея обуви как помощи слепым возникла задолго до их знакомства.
Обувь и стельки Lechal Haptic
Обувь, разрабатываемая Ducere Technologies, немного отличается от прототипа, но она по-прежнему дает пользователю указания с помощью тактильной обратной связи. Вместо одной обуви технология была включена в обе, и либо правая, либо левая обувь будет вибрировать, чтобы сообщить владельцу, в какую сторону идти. Стельки, предназначенные для вашей обычной обуви, работают точно так же.
Технология, используемая в коммерческой обуви и стельках, скорее всего, включает в себя совсем другое аппаратное обеспечение, чем прототип, но все же использует микроконтроллеры, которые могут синхронизироваться через Bluetooth с приложением для смартфона (которое потребуется для использования обуви или стелек). наряду с батареями, исполнительными механизмами и датчиками, которые обеспечивают еще большую функциональность. Эта носимая технология поможет любому перемещаться пешком с помощью тонких вибраций в обуви, но она также была запрограммирована так, чтобы пользователь мог отмечать местоположения с помощью прикосновения ногой. А возможности отслеживания фитнеса были реализованы в обуви и сопутствующем приложении. Тактильная обувь даже была разработана так, чтобы издавать звуковой сигнал или жужжать, когда пользователь отходит на определенное расстояние от смартфона, чтобы он или она знали, что нужно взять телефон.
Приложение Lechal доступно для устройств Apple iOS, Android и Windows на нескольких языках. Приложение использует GPS телефона с аппаратным обеспечением компаса и его интернет-возможности для получения данных Google Maps для определения направления. Данные о направлении передаются обратно на оборудование в обуви или стельках, которое запускает вибрацию исполнительных механизмов в соответствующем, когда пользователь приближается к повороту. Вибрации также будут начинаться слабее и усиливаться по мере того, как пользователь приближается к намеченному месту назначения.
Обувь и стельки Lechal поставляются с двумя литий-полимерными батареями, каждая из которых может работать от трех до пяти дней без подзарядки. Каждая батарейка вставляется в заднюю часть одной из туфель или в стельку.
Они также поставляются с инновационным зарядным устройством, которое фактически может слышать звук и реагировать на него. Когда вы щелкаете пальцами, зарядное устройство отвечает звуковым сигналом, чтобы вы знали, как далеко оно продвинулось в процессе зарядки. Он также имеет слоты для обеих батарей, поэтому вы можете заряжать их одновременно. Зарядное устройство оснащено разъемом USB, поэтому его можно использовать для зарядки совместимого телефона или другого устройства. Он имеет вход 100-240 В, 50/60 Гц и выход 5 В постоянного тока 1 А и совместим с розетками США, Европы или Азии.
Обувь Lechal изготовлена из высококачественного полиуретана, термопластичного полиуретана, полиэфирной ткани, резины, пены EVA и других материалов. Стельки Lechal изготовлены из полиуретана, термопластичного полиуретана и полиэфирной ткани. Материалы антибактериальные, их можно стирать после извлечения аккумулятора и сенсорных модулей, они устойчивы к дождю. Форм-фактор обуви повседневный и спортивный, она будет доступна в красном и черном цветах для мужчин и женщин. Стельки можно обрезать для индивидуальной подгонки.
Использование и преимущества тактильной обуви
Как упоминалось ранее, обувь Lechal задумана как недорогой вариант для людей с нарушениями зрения, чтобы помочь им ориентироваться самостоятельно. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), насчитывается около 285 миллионов человек с нарушениями зрения, около 90 процентов из которых живут в районах с низким уровнем дохода.
В приложении есть специальные возможности, которые не требуют, чтобы пользователь смотрел на что-либо на экране. В настоящее время человек может использовать прилагаемое приложение для телефона, чтобы ввести пункт назначения перед отъездом, используя голосовые команды или движения ногой. Затем владелец может положить смартфон в карман и следовать указаниям, которые отправляются на обувь. Приложение может хранить общие пункты назначения, а для областей, которые не легко доступны через Google Maps, пользователь может настроить обувь на карту маршрута и использовать возможность пометки ногой, чтобы отметить любые препятствия.
Обычные вспомогательные средства для слабовидящих включают трости, собак-поводырей, устройства, дающие звуковые указания, и помощь других людей. Трости могут помочь человеку избежать препятствий, а трости с датчиками даже были протестированы и в некоторых случаях стали доступными, но они еще не зашли так далеко, чтобы указать направление, поэтому обувь и трость могут работать вместе. Собаки-поводыри очень полезны для обхода препятствий и других опасностей, но они дороги, доступны не всем, и есть еще места, куда их не пускают. Звуковое оборудование для слабовидящих может быть дорогим и громоздким, а необходимость прослушивания звука может отвлекать от важных звуковых сигналов, происходящих вокруг пешехода. Их также может быть плохо слышно в условиях шумного движения.
Благодаря тактильной обратной связи пользователь может продолжать слышать, что происходит вокруг него, не отвлекаясь на звук. И однажды, если более поздние модели обуви будут оснащены датчиками приближения, некоторые люди смогут попрощаться с тростью.
Тактильная обувь может оказаться полезной для всех, кто хочет, чтобы его направляли без необходимости смотреть в телефон во время ходьбы. Считается, что ходьба, отвлекаясь на телефон или другие устройства, по крайней мере, частично ответственна за всплеск смертельных случаев среди пешеходов, который начался примерно в 2010 году. Кроме того, большинство из нас уже носит обувь, поэтому тактильная обратная связь, встроенная в них, должна быть гораздо более ненавязчивой, чем ношение обуви. дополнительное устройство.
Обувь, стельки и прилагаемое к ним приложение Lechal также можно использовать в качестве системы фитнес-трекинга для отслеживания шагов, типа активности, продолжительности, расстояния, калорий и целей тренировки. Он даже включает в себя социальные элементы, чтобы вы могли делиться информацией о фитнесе и месте назначения с другими. Это может сделать его жизнеспособной заменой специализированным фитнес-трекерам.
Другая электронная обувь в лаборатории
Основатели Ducere не единственные, кто обдумывал идею превратить обувь в электронные устройства. Но они, похоже, лидируют в выводе на рынок тактильной обуви.
Еще один набег на тактильную обувь предпринял Дхайрия Данд из Медиа-лаборатории Массачусетского технологического института. Он разработал стельку, получившую название SuperShoes, которая включает в себя три привода, сенсорную панель на пальцах ног и микропроцессор. Он связывается с приложением на смартфоне через Bluetooth и был разработан, чтобы изучать ваши привычки и вкусы, предлагать места, которые вы, возможно, захотите посетить, и давать указания с помощью тактильной обратной связи через приводы. К сожалению, в настоящее время нет планов по разработке стельки для розничной продажи.
Некоторые другие не использовали тактильные ощущения, но они использовали вычислительную мощность для обуви. В 2011 году FCC сертифицировала обувь GTX Corp. с поддержкой GPS. Обувь была разработана таким образом, чтобы кто-то мог отслеживать владельца обуви с помощью приложения для телефона и получать оповещения, если владелец вышел за пределы заранее установленной зоны. Обувь с GPS-трекингом можно использовать для обнаружения пациентов с болезнью Альцгеймера или детей, которые заблудились. У них также могут быть другие приложения, такие как отслеживание фитнеса.
Королевский технологический институт KTH в Стокгольме, Швеция, работает над размещением микропроцессора и датчиков в пятке пожарного ботинка, которые будут работать в сочетании с беспроводным устройством в другом месте на униформе, чтобы вызвать экстренную ситуацию. работника можно отследить даже в условиях и на участках (в том числе на многих метрах под землей), где GPS может дать сбой.
Институт фотонных микросистем им. Фраунгофера разрабатывает обувь, которая включает в себя микроконтроллер, радиочастотный модуль, акселерометр, датчик GPS и аккумулятор для передачи информации о форме и технике бегуна в приложение для смартфона. Приложение будет предлагать изменения в таких вещах, как положение стопы, беговая поверхность и скорость в режиме реального времени, а также отправлять данные на веб-сайт для более подробного анализа. Они надеются вывести обувь на рынок в 2015 году.
И вернемся к тактильным ощущениям: направления и отслеживание физической формы - не единственные потенциальные возможности использования вибрационных приводов в обуви. Исследователи обнаружили, что легкие вибрации на подошвах ног могут улучшить чувство равновесия за счет увеличения чувствительности стопы, которая имеет тенденцию снижаться с возрастом или некоторыми заболеваниями. Фактически, исследования показали, что вибрация на подошвах ног может улучшить равновесие у всех, а не только у пожилых людей. Но у пожилых людей больше шансов упасть из-за проблем с равновесием и получить серьезные медицинские последствия, когда они это сделают. Исследователи использовали пьезоэлектрические приводы (которые преобразуют электрическую энергию в механическое движение) в стельки из вспененного уретана, а также микроконтроллер и батарею в другом месте на обуви, чтобы вызывать вибрации на подошвах ног, и они обнаружили, что гаджеты значительно снижают шансы пожилых людей. падение.
Исследователи Сиднейского университета в Австралии даже обдумывали идею использования тактильной обуви для передачи пользователям информации об акциях. Мы вряд ли захотим интерпретировать что-то сложное, например, азбуку Морзе, идя по улице, но есть много возможностей для того, чтобы предупредить нас или даже предоставить чувствительную ко времени информацию, помимо указаний, с помощью тактильной обратной связи, когда мы находимся на ходу. идти через наши телефоны, часы или обувь.
Доступность тактильной обуви
На момент написания этой статьи вы не можете бежать в магазин и покупать тактильную обувь, хотя, если все пойдет по плану, вы скоро сможете заказать ее онлайн.
Обувь Lechal от Ducere Technologies проходит испытания в лаборатории L. V. Prasad Eye Institute в Хайдарабаде, Индия, и компания объединяется с этим и другими глазными институтами и некоммерческими организациями по всему миру в надежде предоставить обувь малоимущим по более доступным ценам. Планируется, что обувь и стельки Lechal начнут поставляться потребителям где-то в 2015 году, и вы можете зайти на их веб-сайт и внести себя в список предварительного заказа уже сейчас. Компания также планирует выпустить комплект для разработки программного обеспечения (SDK) в начале 2015 года, который позволит разработчикам синхронизировать свои собственные приложения с приложением Lechal.
Ducere планирует выпустить разные версии, начиная с базовой модели, которая выполняет только навигацию. Версия, которая также обнаруживает препятствия, ожидается позже. Первая обувь и стельки Lechal будут стоить около 6000 рупий в Индии и от 100 до 150 долларов в других странах. Ожидается, что цена обуви и стелек не изменится.
Доходы от продажи также помогут субсидировать обувь Lechal для нуждающихся за счет скидок благотворительным организациям. Ожидается, что по состоянию на сентябрь 2014 года скидки составят от 30 до 50 процентов, но компания надеется увеличить субсидии по мере продажи большего количества продукции.
В настоящий момент Ducere кажется наиболее близкой к тому, чтобы иметь тактильную обувь на рынке, но с доступностью необходимых крошечных процессоров, датчиков, приводов, аккумуляторов и других компонентов конкуренты, вероятно, вскоре последуют этому примеру. Вы даже могли бы собрать пару самостоятельно, немного поработав с электроникой и программированием. SDK Google Maps и интерфейсы прикладного программирования (API) можно бесплатно загрузить для различных платформ, а Arduino и аналогичные платы и аксессуары не слишком дороги, если вы хотите попробовать.
В любом случае, скоро у нас будет возможность носить наши смартфоны в карманах и позволять нашей обуви подсказывать нам, куда идти.
Примечание автора: как работает тактильная обувь
Haptic обувь и стельки звучат как удобные новые устройства, которые я был бы не прочь иметь. Я уже каждый день надеваю на запястье фитнес-устройство, которое синхронизируется с моим телефоном, поэтому вопрос о том, чтобы вставить в обувь стельки, выполняющие ту же работу (и даже больше), не исключен. И у них есть более важные приложения, чем замена моего часового трекера шагов, потому что они могут (и были разработаны, чтобы) помочь людям с нарушениями зрения передвигаться самостоятельно. Тот факт, что их покупка может помочь кому-то еще в нужде, добавляет привлекательности.
Изучение этой статьи снова привело меня в мир встраиваемой электроники, и мне как бы захотелось пойти купить Arduino Lilypads и другие компоненты и начать подключать всю свою одежду, чтобы делать разные вещи. Но, возможно, если другие люди сначала сделают эти носимые устройства доступными, я просто вернусь к проекту своей мечты по созданию робота.