Японцы создали нарезную беспроводную зарядку
Японские инженеры создали беспроводную зарядку, которую можно вырезать в удобную форму и прикреплять к повседневным объектам. Благодаря применению множества катушек и необычной схеме разводки оставшиеся после вырезания элементы зарядки продолжают работать, рассказывают авторы статьи, представленной на конференции IMWUT 2018.
Беспроводная зарядка представляет собой устройство с одной или несколькими катушками индуктивности, которые благодаря возникающему возле них электромагнитному полю способны возбуждать ток в других устройствах с катушками индуктивности. Эта технология широко распространена в смартфонах, а также начинает применяться в более крупных устройствах, таких как ноутбуки и даже автомобили. Существующие беспроводные зарядки представляют собой устройства строго определенной формы, которые не всегда удобно использовать и сложно адаптировать под свои нужды.
Йосихиро Кавахара (Yoshihiro Kawahara) и его коллеги из Токийского университета разработали технологию создания тонких и гибких беспроводных зарядок, которые можно вырезать в нужную форму и встраивать в другие объекты, в том числе в одежду или мебель. При разработке технологии инженерам пришлось разработать такую схему, чтобы устройство в целом работало, даже если его части отрезаны или повреждены. Для этого они использовали H-образую древовидную разводку платы. Плата представляет собой массив из множества отдельных катушек, соединенных с центром, в котором расположены центральные электроды. При этом проводящие дорожки расположены в виде древовидной структуры. Благодаря такой схеме при повреждении одной или нескольких дорожек или катушек перестают работать либо только эти элементы, либо также соседние, но большая часть катушек остается в рабочем состоянии:
Однако большое количество катушек индуктивности означает, что работающие рядом катушки могут создавать взаимные помехи и значительно снижать эффективность зарядки. Из-за этого инженеры применили мультиплексирование с разделением по времени. При таком методе одновременно работает только часть катушек, расположенных на удалении друг от друга, причем набор катушек периодически меняется:
Каждая катушка девять сантиметров в длину и ширину, и помимо проводящих дорожек для передачи энергии также оборудована датчиками Холла для обнаружения устройств с поддержкой беспроводной зарядки. Вся плата состоит из 16 катушек и имеет размер 40 сантиметров. Кроме того, для работы зарядке необходим управляющий модуль, который инженеры собрали на основе платы Arduino.
Разработчики продемонстрировали применимость созданной ими технологии с помощью нескольких прототипов. В частности, они создали умную сумку для продуктов со встроенной гибкой беспроводной зарядкой. Поместив смартфон в боковой карман такой сумки, пользователь может зарядить его в пути. Также они создали умную куртку, столик, миску и коврик в форме кошачьей головы, со встроенной беспроводной зарядкой. Разработчики измерили эффективность одной катушки при разных режимах работы. Мощность самой катушки составила семь ватт, но при передаче прямого тока эффективность передачи энергии составила 91 процент, а при передаче переменного тока еще меньше — 60 процентов (4,2 ватта на принимающей катушке).
Помимо индукционной передачи энергии есть и другие методы беспроводной зарядки. К примеру, некоторые исследователи работают над созданием лазерной зарядки, но пока ее не применяют на практике, в том числе из-за мощного излучения, представляющего опасность для здоровья. Недавно американские инженеры решили эту проблему, добавив к основному лазерному лучу для передачи энергии четыре «сторожевых» луча, которые отслеживают приближение частей тела или других предметов и практически мгновенно выключают передачу энергии.
Григорий Копиев
Он нажимает на кнопки сенсорных терминалов самообслуживания вместо пользователя
Инженеры разработали прототип устройства, которое помогает слабовидящим пользователям взаимодействовать с сенсорными экранами терминалов и торговых автоматов. Небольшой вращающийся вокруг своей оси робот под названием Toucha11y с камерой и выдвижным стилусом прикрепляется к экрану и распознает интерфейс, после чего передает информацию на смартфон пользователя. В результате пользователь, используя встроенные функции помощи смартфона выбирает нужные команды, а робот нажимает за него на соответствующие элементы интерфейса. Доклад представлен на конференции Conference on Human Factors in Computing Systems 2023. Многие торговые автоматы, терминалы самообслуживания и банкоматы сегодня оснащены сенсорными экранами. При этом они крайне редко оснащены голосовым управлением, что становится серьезным препятствием для слепых и слабовидящих — зачастую они не в состоянии воспользоваться устройствами без посторонней помощи. Инженеры из Мэрилендского университета во главе с Хуай Шу Пэном (Huaishu Peng) предложили способ решения этой проблемы в виде мобильного приложения и работающего с ним в паре небольшого робота под названием Toucha11y, который прикрепляется к экрану терминала. Робот массой 160 грамм оснащен тремя присосками для прикрепления к экрану терминала. Корпус может поворачиваться вокруг своей оси с помощью электромотора, а в верхней части размещена камера, наклоненная на 45 градусов вниз. Одноплатный компьютер Raspberry Pi Zero внутри отвечает за работу механики и за связь с сервером, на котором производятся вычисления. Чтобы начать работу с Toucha11y, пользователь закрепляет его на тачскрине терминала. После чего гаджет с помощью камеры делает три последовательных снимка с разницей 30 градусов. Эти фотографии загружаются на сервер, где происходит распознавание интерфейса с помощью алгоритмов компьютерного зрения и сравнение с предварительно размеченными данными из базы, в которой собрана информация о наиболее часто встречающихся интерфейсах терминалов разных производителей. Исходя из этого определяются координаты робота относительно экрана интерфейса. Далее алгоритм на сервере формирует соответствующее меню и отсылает его на мобильное приложение пользователя, которое может озвучивать информацию, доступную на экране, и принимать команды от пользователя. После выбора пункта меню пользователем робот сам нажимает на соответствующую кнопку на экране с помощью выдвижного стилуса. Он представляет собой токопроводящий указатель, закрепленный на стальной рулетке. Рулетка выдвигается на нужную дистанцию из нижней части робота с помощью электромотора, и когда ее конец с указателем оказывается над нужным элементом интерфейса, он активируется с помощью электрического импульса. Таким образом, робот отвечает за физическое взаимодействие с экраном, в то время как пользователь взаимодействует со своим персональным устройством, которое уже содержит необходимые инструменты для помощи слабовидящим. https://www.youtube.com/watch?v=dqfhE42zB1I Для тестирования концепции и дизайна прототипа разработчики пригласили семь слабовидящих испытуемых. Используя робота, они должны были выполнить задание — заказать через интерфейс терминала самообслуживания определенный напиток с дополнительной опцией в виде заданного уровня сахара. Все участники исследования успешно справились с заданием со средним временем около 90 секунд. Из существующих проблем устройства, авторы доклада отмечают перекрытие нужных пунктов меню основанием робота и привязанность к базе данных. Первая проблема может быть решена простым изменением позиции робота или разработкой основания, которое могло бы взаимодействовать с сенсорным экраном. Вторая решается регулярным обновлением базы данных актуальными интерфейсами, либо использованием установленной на большей высоте дополнительной камеры, захватывающей весь экран. В отличие от установленных в общественных местах терминалов, возможностей для взаимодействия с персональными гаджетами у слепых и слабовидящих пользователей гораздо больше. Например, в 2020 году компания Google представила встроенную экранную клавиатуру TalkBack с брайлевым шрифтом для устройств для операционных систем Android.