苹果/谷歌布局人机交互领域,肌电手环或成新一代人机交互接口!

前段时间在某音上有个视频特别火，视频的内容描述的是一个人戴着一个很可爱的兔耳朵帽子，帽子上的两个“耳朵”会根据人的表情变化而上下变动。看到这个视频大家是不是觉得很神奇呢？

“耳朵”为什么会根据脸部表情来动呢，感觉被赋予了生命一般。其实是因为这款帽子里边加入了肌电传感器的原因。

传感器通过检测人体的表面肌电信号（sEMG），进而反应出人体肌肉和神经的活动情况。当收缩肌肉时，肌电信号会变大，而当肌肉像平常那样放松下来，则肌电信号就会变小，这款帽子就是检测了额头上的肌肉变化，像瞪眼睛就会使得额头的肌肉收缩，从而使得肌电信号变大，这种信号由肌电传感器收集并传输给微型处理系统从未使得“耳朵竖起来”。

传感器本身是冰冷冷的，但是它被融合在不同的场景也会给人们带来不一样的感受，这些场景因为有传感器的赋予而变的“很聪明”“很敏感”“很惊喜”“很有趣”.....那么接下来就让大家看看关于传感器的一些很有趣的应用，相信你会感叹传感器的神器。

虽然目前的脑机接口技术与科幻作品中的描述无法比拟,但通过意念简单操纵机器,正一点一点走进现实。脑机接口应用广泛，但距离商用还太远；手势识别需要的算力太强，如何放在 AR 眼镜里仍是个问题；语音交互涉及隐私、公共场合尴尬的问题，对消费者不友好……除此之外，还有最近风很大的一个选择——肌电手环。

自2021 年之后，苹果、Facebook 纷纷更新动向。扎克伯格在媒体场合活跃，数次表态将继续深耕 VR/AR 领域交互体验，并认为这是下一代计算平台。

苹果则在今年 5 月，Apple Watch 展示最新 Assistive Touch（辅助功能，俗称小白点），用户可以通过手势操作界面。通过简单的连续 2 次握拳、抬腕、轻捏指尖就能够实现选择、滑动和确认，苹果表示，这是为了帮助障碍人士更好地使用产品。

就在 WWDC21 上，苹果进一步对 Apple Watch 的 Assistive Touch 进行介绍。在介绍中看到，即便无法使用手势，也可以通过轻微改变抬腕角度来进行滑动、停留进行选择。

在今日，苹果曝光最新专利涉及用于确定用户手腕轴向方向和位置的系统和方法。该专利显示 Apple Watch 增加多个传感器，其中包括在表带部分的多个 EMG（肌电图）传感器。这项专利支持运动性能分析，例如抓握棒球棒、足球、高尔夫球杆等运动器材等等。

苹果对肌电技术的使用从辅助障碍人士使用电子产品，向运动健康领域进阶。以苹果 " 步步为营 " 的风格，几乎可以确定，苹果正在为肌电技术在 AR 眼镜上的使用进行测试和铺垫。外网分析人士也表示，该功能或将能够搭配未来的 HMD 使用。

从 2017 年左右开始，还有关于肌电技术应用于手势识别交互的众多科研项目、创业项目在同步进行。

肌电技术的内涵：人体是一块 " 电池 "

肌电手环只是使用肌电信号控制设备的仪器。所谓肌电信号，维基百科给出的解释是，当肌肉细胞被生物电或者神经激活时产生的电能。

而将单个或者多个肌肉细胞或者部分肌肉组织活动时产生的生物电变化，经电极引导，放大、记录和显示所获得的电压变化的一维时间序列信号图形，就是肌电图（electromyogram，简称 EMG）

一般来讲，在科技领域使用肌电图是用来控制某种外部装置，如机械手，仿生手臂等；或者用来实现外部设备的无线手势操作、远程控制，比如用肌电手环在 VR 里实现手势识别。

肌电信息在医用领域的过程步骤较少，经过数次测量获得肌电图后，即可进入分析阶段。可以用来分析药物、毒物、食品和疾病等引起的肌肉功能障碍等等，常用于临床神经生理学、物理医学和医疗康复等领域。

在商业化落地、改变交互方式上，步骤则要更复杂。通常的肌电手环开发商从获取信号到变成功能，需要经历获取肌电信息——处理信息（降噪、放大等）——翻译处理器能够识别的信息——传输到终端——翻译成具体操作——输出等复杂流程，不仅每一步都需要大量运算，跨平台数据传输，而且在过程中还可能产生误差。

这样的基础技术想要实现商业化落地，对开发商的能力要求很高，要么就是需要强大的技术实践背景，不仅掌握肌电相关技术，还了解如手机、电脑、平板、VR/AR 技术知识；或者有强大的财力，能够从 0 开始搭建相关的产业链、技术、生态等环境。

目前有关于肌电技术商业化落地的公司，以上两种类型都有，特别是在苹果、谷歌、Facebook 等巨头宣布入场之后，肌电技术市场开始新一轮 " 风起云涌 "。

实际的——肌电技术还有很多问题。比如人体最自然的出汗，可能严重影响导电效果，虽说导电凝胶能解决，但不能指望大家出门带瓶凝胶；不断对人体信号、机器信号进行翻译，可能会导致误差；市场认知度太低，推广起来不是创业公司就能做到的等等。

说到这里，大家不难发现，" 慷慨激昂 " 了半天，实际肌电技术距离大规模商业化落地还有一段距离，但仍旧值得关注。

生活中的人机交互

虽然传感器应用在生活中的方方面面，但听到“传感器”这三个字还是会感觉到很陌生吧？这是绝大部分传感器行业外人士共同的感受，但为什么会这样呢？这主要是因为传感器是物体最基础最底层的应用，它被嵌入在应用场景的最根部与人们在生活都是间接而非直接的接触，所以默默无闻工作的传感器自然就没有被大家广泛的了解和认识了。

接下来介绍一下更多的传感器有趣应用：

1、扫频电容传感器

是关于Disney Research曾经的一个项目：Touché。touché是一种新的传感技术，旨在使我们周围的世界具有丰富的交互性和响应性。它价格低廉，易于实现，它可以在各种日常物体上，甚至在人体上检测到触摸、接近和复杂的手势。touché也可以应用于非常规材料，如水和生活物质，以使新的和令人兴奋的应用。

不仅可以感知和识别复杂的手势，而且可以感知和识别人体的接近和位置。使用触控传感器对物体进行仪器检测既简单又便宜；只需将一根电线连接到物体或用户上就能感觉到相互作用。touché使用定制的控制板，这种控制板紧凑，电池供电，并配有蓝牙。固定式和手持式物体都可以用触控传感器轻易增强。

2、超声波传感器

曾经有一款箱子风靡一时，它有个外号叫“会跟着主人行走的箱子”，这款箱子大家多多少少都有听说过吧，心里肯定也会有疑惑：为什么箱子能自己走呢？其实是因为箱子里安装了超声波传感器的原因。箱子里的超声波传感器通过蓝牙模块用蓝牙信号与使用者的智能手机匹配从而获取匹配成功的手机的具体角度和方位，再通过一个微型处理器计算出使用者当前所在位置，并且结合传感器获取的信息与使用者保持一定的距离。并且箱底设有履带，当处理器发出驱动信号时，箱子就会移动了。知道原理之后是不是觉得这个箱子也没那么神乎了呢？反而觉得传感器是个很神奇的东西了吧。　　

3、IMU传感器（惯性传感器）

对于VR相信大家肯定不陌生，如果大家又恰恰使用过VR设备，可能会遇到头晕的现象，这也被称为“VR晕眩症”。其实晕眩是因为眼睛看到的（VR）画面与从耳朵接收到的（真实位置）信息不一致，有延时这会导致大脑的负担，从而产生晕眩感，也就是说VR设备中的传感器感知的精确度和实时性不够。

IMU传感器即惯性传感器，包括加速度传感器、陀螺仪和地磁传感器，这些传感器主要用于捕捉头部运动，特别是转动。在使用VR设备时，使用者在虚拟世界的物理信息，主要是头部的朝向姿态及所处的物理位置。因此，IMU传感器在VR中起着基础核心的作用。因此，对于VR设备而言，产品体验主要就是动作捕捉的准确性和显示的延迟这两方面，而这很大程度上，都是由设备中的IMU惯性传感器决定的。

看到这几个传感器应用的场景是不是只想对传感器说一句“太棒了”，是不是觉得有传感器的世界多了非常多的乐趣和想象呢？

其实从上面这些应用可以知道传感器是基础的器件，所以它的功能必须借助应用场景才能发挥出来，也可以说它单独使用的作用是非常有限地，但是与AR技术相结合它的功能是强大到无法想象的。