蘋果/谷歌佈局人機交互領域,肌電手環或成新一代人機交互接口!

前段時間在某音上有個視頻特別火，視頻的內容描述的是一個人戴着一個很可愛的兔耳朵帽子，帽子上的兩個“耳朵”會根據人的表情變化而上下變動。看到這個視頻大家是不是覺得很神奇呢？

“耳朵”爲什麼會根據臉部表情來動呢，感覺被賦予了生命一般。其實是因爲這款帽子裡邊加入了肌電傳感器的原因。

傳感器通過檢測人體的表面肌電信號（sEMG），進而反應出人體肌肉和神經的活動情況。當收縮肌肉時，肌電信號會變大，而當肌肉像平常那樣放鬆下來，則肌電信號就會變小，這款帽子就是檢測了額頭上的肌肉變化，像瞪眼睛就會使得額頭的肌肉收縮，從而使得肌電信號變大，這種信號由肌電傳感器收集並傳輸給微型處理系統從未使得“耳朵豎起來”。

傳感器本身是冰冷冷的，但是它被融合在不同的場景也會給人們帶來不一樣的感受，這些場景因爲有傳感器的賦予而變的“很聰明”“很敏感”“很驚喜”“很有趣”.....那麼接下來就讓大家看看關於傳感器的一些很有趣的應用，相信你會感嘆傳感器的神器。

雖然目前的腦機接口技術與科幻作品中的描述無法比擬,但通過意念簡單操縱機器,正一點一點走進現實。腦機接口應用廣泛，但距離商用還太遠；手勢識別需要的算力太強，如何放在 AR 眼鏡裡仍是個問題；語音交互涉及隱私、公共場合尷尬的問題，對消費者不友好……除此之外，還有最近風很大的一個選擇——肌電手環。

自2021 年之後，蘋果、Facebook 紛紛更新動向。扎克伯格在媒體場合活躍，數次表態將繼續深耕 VR/AR 領域交互體驗，並認爲這是下一代計算平臺。

蘋果則在今年 5 月，Apple Watch 展示最新 Assistive Touch（輔助功能，俗稱小白點），用戶可以通過手勢操作界面。通過簡單的連續 2 次握拳、擡腕、輕捏指尖就能夠實現選擇、滑動和確認，蘋果表示，這是爲了幫助障礙人士更好地使用產品。

就在 WWDC21 上，蘋果進一步對 Apple Watch 的 Assistive Touch 進行介紹。在介紹中看到，即便無法使用手勢，也可以通過輕微改變擡腕角度來進行滑動、停留進行選擇。

在今日，蘋果曝光最新專利涉及用於確定用戶手腕軸向方向和位置的系統和方法。該專利顯示 Apple Watch 增加多個傳感器，其中包括在錶帶部分的多個 EMG（肌電圖）傳感器。這項專利支持運動性能分析，例如抓握棒球棒、足球、高爾夫球杆等運動器材等等。

蘋果對肌電技術的使用從輔助障礙人士使用電子產品，向運動健康領域進階。以蘋果 " 步步爲營 " 的風格，幾乎可以確定，蘋果正在爲肌電技術在 AR 眼鏡上的使用進行測試和鋪墊。外網分析人士也表示，該功能或將能夠搭配未來的 HMD 使用。

從 2017 年左右開始，還有關於肌電技術應用於手勢識別交互的衆多科研項目、創業項目在同步進行。

肌電技術的內涵：人體是一塊 " 電池 "

肌電手環只是使用肌電信號控制設備的儀器。所謂肌電信號，維基百科給出的解釋是，當肌肉細胞被生物電或者神經激活時產生的電能。

而將單個或者多個肌肉細胞或者部分肌肉組織活動時產生的生物電變化，經電極引導，放大、記錄和顯示所獲得的電壓變化的一維時間序列信號圖形，就是肌電圖（electromyogram，簡稱 EMG）

一般來講，在科技領域使用肌電圖是用來控制某種外部裝置，如機械手，仿生手臂等；或者用來實現外部設備的無線手勢操作、遠程控制，比如用肌電手環在 VR 裡實現手勢識別。

肌電信息在醫用領域的過程步驟較少，經過數次測量獲得肌電圖後，即可進入分析階段。可以用來分析藥物、毒物、食品和疾病等引起的肌肉功能障礙等等，常用於臨牀神經生理學、物理醫學和醫療康復等領域。

在商業化落地、改變交互方式上，步驟則要更復雜。通常的肌電手環開發商從獲取信號到變成功能，需要經歷獲取肌電信息——處理信息（降噪、放大等）——翻譯處理器能夠識別的信息——傳輸到終端——翻譯成具體操作——輸出等複雜流程，不僅每一步都需要大量運算，跨平臺數據傳輸，而且在過程中還可能產生誤差。

這樣的基礎技術想要實現商業化落地，對開發商的能力要求很高，要麼就是需要強大的技術實踐背景，不僅掌握肌電相關技術，還了解如手機、電腦、平板、VR/AR 技術知識；或者有強大的財力，能夠從 0 開始搭建相關的產業鏈、技術、生態等環境。

目前有關於肌電技術商業化落地的公司，以上兩種類型都有，特別是在蘋果、谷歌、Facebook 等巨頭宣佈入場之後，肌電技術市場開始新一輪 " 風起雲涌 "。

實際的——肌電技術還有很多問題。比如人體最自然的出汗，可能嚴重影響導電效果，雖說導電凝膠能解決，但不能指望大家出門帶瓶凝膠；不斷對人體信號、機器信號進行翻譯，可能會導致誤差；市場認知度太低，推廣起來不是創業公司就能做到的等等。

說到這裡，大家不難發現，" 慷慨激昂 " 了半天，實際肌電技術距離大規模商業化落地還有一段距離，但仍舊值得關注。

生活中的人機交互

雖然傳感器應用在生活中的方方面面，但聽到“傳感器”這三個字還是會感覺到很陌生吧？這是絕大部分傳感器行業外人士共同的感受，但爲什麼會這樣呢？這主要是因爲傳感器是物體最基礎最底層的應用，它被嵌入在應用場景的最根部與人們在生活都是間接而非直接的接觸，所以默默無聞工作的傳感器自然就沒有被大家廣泛的瞭解和認識了。

接下來介紹一下更多的傳感器有趣應用：

1、掃頻電容傳感器

是關於Disney Research曾經的一個項目：Touché。touché是一種新的傳感技術，旨在使我們周圍的世界具有豐富的交互性和響應性。它價格低廉，易於實現，它可以在各種日常物體上，甚至在人體上檢測到觸摸、接近和複雜的手勢。touché也可以應用於非常規材料，如水和生活物質，以使新的和令人興奮的應用。

不僅可以感知和識別複雜的手勢，而且可以感知和識別人體的接近和位置。使用觸控傳感器對物體進行儀器檢測既簡單又便宜；只需將一根電線連接到物體或用戶上就能感覺到相互作用。touché使用定製的控制板，這種控制板緊湊，電池供電，並配有藍牙。固定式和手持式物體都可以用觸控傳感器輕易增強。

2、超聲波傳感器

曾經有一款箱子風靡一時，它有個外號叫“會跟着主人行走的箱子”，這款箱子大家多多少少都有聽說過吧，心裡肯定也會有疑惑：爲什麼箱子能自己走呢？其實是因爲箱子裡安裝了超聲波傳感器的原因。箱子裡的超聲波傳感器通過藍牙模塊用藍牙信號與使用者的智能手機匹配從而獲取匹配成功的手機的具體角度和方位，再通過一個微型處理器計算出使用者當前所在位置，並且結合傳感器獲取的信息與使用者保持一定的距離。並且箱底設有履帶，當處理器發出驅動信號時，箱子就會移動了。知道原理之後是不是覺得這個箱子也沒那麼神乎了呢？反而覺得傳感器是個很神奇的東西了吧。

3、IMU傳感器（慣性傳感器）

對於VR相信大家肯定不陌生，如果大家又恰恰使用過VR設備，可能會遇到頭暈的現象，這也被稱爲“VR暈眩症”。其實暈眩是因爲眼睛看到的（VR）畫面與從耳朵接收到的（真實位置）信息不一致，有延時這會導致大腦的負擔，從而產生暈眩感，也就是說VR設備中的傳感器感知的精確度和實時性不夠。

IMU傳感器即慣性傳感器，包括加速度傳感器、陀螺儀和地磁傳感器，這些傳感器主要用於捕捉頭部運動，特別是轉動。在使用VR設備時，使用者在虛擬世界的物理信息，主要是頭部的朝向姿態及所處的物理位置。因此，IMU傳感器在VR中起着基礎核心的作用。因此，對於VR設備而言，產品體驗主要就是動作捕捉的準確性和顯示的延遲這兩方面，而這很大程度上，都是由設備中的IMU慣性傳感器決定的。

看到這幾個傳感器應用的場景是不是隻想對傳感器說一句“太棒了”，是不是覺得有傳感器的世界多了非常多的樂趣和想象呢？

其實從上面這些應用可以知道傳感器是基礎的器件，所以它的功能必須藉助應用場景才能發揮出來，也可以說它單獨使用的作用是非常有限地，但是與AR技術相結合它的功能是強大到無法想象的。