戴上牙套，舌頭當(dāng)鼠標(biāo)！德國(guó)碩士生用畢設(shè)告訴你，人機(jī)交互還能這樣玩

本文作者：付靜

2020-10-12 17:57

導(dǎo)語(yǔ)：設(shè)計(jì)可穿戴設(shè)備時(shí)，各路大神腦洞大開(kāi)。

透明牙齒矯正器除了矯正牙齒，還能如何利用？

有人將它打造成了一套簡(jiǎn)單的可穿戴設(shè)備，wifi 模塊佩戴在耳后。

戴上牙套，舌頭當(dāng)鼠標(biāo)！德國(guó)碩士生用畢設(shè)告訴你，人機(jī)交互還能這樣玩

有了這套設(shè)備，舌頭都能代替鼠標(biāo)操作電腦游戲了。

戴上牙套，舌頭當(dāng)鼠標(biāo)！德國(guó)碩士生用畢設(shè)告訴你，人機(jī)交互還能這樣玩

這一設(shè)備來(lái)自于一位名為 Dorothee Clasen 的德國(guó)設(shè)計(jì)師，實(shí)際上這正是她在科隆設(shè)計(jì)學(xué)院時(shí)為獲得人機(jī)交互設(shè)計(jì)和研究碩士學(xué)位而打造的畢業(yè)作品。

人機(jī)交互設(shè)計(jì)新思路

一直以來(lái)，Google、三星、蘋果、亞馬遜、華為、小米、百度等大廠的可穿戴設(shè)備不斷更新迭代；實(shí)驗(yàn)室里，各國(guó)科研團(tuán)隊(duì)也碩果累累，比如可代替手柄打造沉浸式游戲體驗(yàn)的智能手套、可檢測(cè)心房纖顫的可穿戴手環(huán)、結(jié)合 AI 算法在 20 秒內(nèi)檢測(cè)兒童內(nèi)化障礙的設(shè)備等等。

不難發(fā)現(xiàn)，在設(shè)計(jì)可穿戴設(shè)備時(shí)，各路大神腦洞大開(kāi)，神奇的場(chǎng)面再也不是只出現(xiàn)在電影和游戲中了。

戴上牙套，舌頭當(dāng)鼠標(biāo)！德國(guó)碩士生用畢設(shè)告訴你，人機(jī)交互還能這樣玩

對(duì)于 Dorothee Clasen 來(lái)說(shuō)，為做好畢業(yè)作品，她研究過(guò)不少交互設(shè)備，發(fā)現(xiàn)許多設(shè)備都是針對(duì)人手或指尖的觸覺(jué)而設(shè)計(jì)，而她最后決定將重點(diǎn)放在嘴巴位置。

她的一個(gè)想法是，嘗試用人類舌頭通過(guò)嘴里的操縱桿來(lái)代替手指，實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的交互?？磥?lái)，舌頭都能代替鼠標(biāo)了！

Dorothee Clasen 設(shè)想了不少應(yīng)用場(chǎng)景——設(shè)備可以用于幫助行為障礙人士，而身體健全的群體也可以在雙手不便于控制設(shè)備、軟件或者自家的語(yǔ)音助手又雙叒叕化身「人工智障」時(shí)用到這一設(shè)備。

懷著這樣的初衷，Dorothee Clasen 通過(guò)使用不同的材料、驅(qū)動(dòng)器和傳感器，構(gòu)建了很多原型，探索可行的基于舌頭的交互設(shè)備，想要回答這樣一個(gè)問(wèn)題：舌頭是否能探測(cè)、感知從設(shè)備中流出的氣壓？

代替鼠標(biāo)的舌頭如何設(shè)計(jì)？

經(jīng)過(guò)數(shù)次嘗試，最終的原型確定了。

戴上牙套，舌頭當(dāng)鼠標(biāo)！德國(guó)碩士生用畢設(shè)告訴你，人機(jī)交互還能這樣玩

Dorothee Clasen 最終設(shè)計(jì)的原型基于電磁原理，旨在讓人機(jī)交互變得有形、流暢、可靠。

具體而言，設(shè)備內(nèi)置了多個(gè)簧片傳感器（reed sensors），傳感器可探測(cè)到磁球元件（magnetic sphere-element）的位置，而磁球是通過(guò)用戶自己的舌頭前后推動(dòng)的。

值得關(guān)注的是，設(shè)備中包含的傳感器能夠在磁球沿著導(dǎo)線軌道來(lái)回移動(dòng)時(shí)探測(cè)到其位置，而不局限于固定的某幾個(gè)位置——因此，這使得交互更加細(xì)致，控制范圍也更大。

通過(guò)上圖也可以發(fā)現(xiàn)，用戶需要放進(jìn)嘴中的組件（比如電池）的數(shù)量比較少。

當(dāng)然，為了更好地操縱磁球元件，傳感器之間的相對(duì)位置是一項(xiàng)關(guān)鍵因素，因此 Dorothee Clasen 的想法是設(shè)備具體尺寸如何，可以根據(jù)用戶口腔、舌頭的差異進(jìn)行「私人訂制」。

如何「私人訂制」呢？

Dorothee Clasen 在設(shè)備中用到了一種很多人并不陌生的東西——透明牙齒矯正器。

戴上牙套，舌頭當(dāng)鼠標(biāo)！德國(guó)碩士生用畢設(shè)告訴你，人機(jī)交互還能這樣玩

一般情況下，在矯正牙齒之前，牙醫(yī)都要先進(jìn)行關(guān)鍵的一步：用一種快速定型的膠劑放到患者口腔中，患者咬合牙齒并保持 1-2 分鐘取出，牙齒模型就制成了。根據(jù)這樣的牙齒模型，矯正器才得以成形。

實(shí)際上，Dorothee Clasen 設(shè)計(jì)設(shè)備的過(guò)程也有點(diǎn)兒類似上述步驟，Dorothee Clasen 通過(guò)牙印、采用熱塑性材料 PETG 最終制成可完美貼合上顎的固定器。

可能有人會(huì)想，使用者會(huì)分泌口水，把設(shè)備放進(jìn)嘴里還用舌頭前后推動(dòng)磁球，這樣難道不會(huì)觸電？

這個(gè)問(wèn)題 Dorothee Clasen 自然也想到了，整個(gè)設(shè)備外面都被一層硅樹(shù)脂（silicone）薄膜密封著，安全問(wèn)題得到了解決——硅樹(shù)脂這種材料兼具有機(jī)樹(shù)脂和無(wú)機(jī)材料的特性，有著獨(dú)特的物理、化學(xué)性能，在耐溫、耐熱及防濕方面都是理想的材料。

舌頭真能代替鼠標(biāo)？

設(shè)備設(shè)計(jì)好了，怎么用呢？

就像文章開(kāi)頭的動(dòng)圖所展示的那樣，用戶只需把設(shè)備放進(jìn)上顎處，把「牙齒矯正器」放進(jìn)口腔內(nèi)正確的位置，然后把 wifi 模塊佩戴在耳后即可。

其中，舌頭操控的磁球前后移動(dòng)，產(chǎn)生了輸入信號(hào)，wifi 模塊可將信號(hào)傳輸?shù)竭B接的設(shè)備上，IoT 便實(shí)現(xiàn)了。

Dorothee Clasen 的畢業(yè)設(shè)計(jì)不止是研發(fā)了設(shè)備，她還開(kāi)發(fā)了一個(gè)名為 Tong 的簡(jiǎn)易桌球游戲，這款游戲模仿了一款最經(jīng)典的街機(jī)游戲，旨在演示、測(cè)試設(shè)備。

戴上牙套，舌頭當(dāng)鼠標(biāo)！德國(guó)碩士生用畢設(shè)告訴你，人機(jī)交互還能這樣玩

在這款游戲中，玩家可以通過(guò)舌頭控制設(shè)備，調(diào)整游戲中小滑塊的位置。雖然一開(kāi)始設(shè)備需要校準(zhǔn)，但玩家通過(guò)練習(xí)發(fā)現(xiàn)，Dorothee Clasen 的設(shè)備的確是有效的。

未來(lái)如何發(fā)展？

無(wú)疑，作為一款碩士生畢業(yè)作品，這一設(shè)備依然有提升的空間。

正如 Dorothee Clasen 本人表示，如果設(shè)備未來(lái)真的能走出實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始應(yīng)用，那么從「牙齒矯正器」到 wifi 模塊的整體設(shè)計(jì)并不是很簡(jiǎn)約，絕對(duì)可以進(jìn)一步精簡(jiǎn)；設(shè)備在舒適度方面也還可以繼續(xù)優(yōu)化。

Dorothee Clasen 認(rèn)為：