Движения руки использовали для управления акустической левитацией

Британские инженеры представили прототип игрового автомата, основанного на ультразвуковой акустической левитации. Он состоит из нескольких колец и парящего в воздухе небольшого шарика, который следует за положением пальца игрока благодаря датчику отслеживания движений руки. Разработка была представлена на конференции CHI 2020.

Ультразвуковая акустическая левитация основана на интерференции звуковых волн от множества источников, из-за которой в воздухе образуются стабильные области с различным звуковым давлением. В том числе в них образуются небольшие области с низким давлением, окруженные областью с высоким. Если в эту область поместить достаточно легкий и небольшой объект, он будет оставаться в ней, не падая. А регулирование амплитуд и фаз волн в массиве ультразвуковых источников позволяет сдвигать область с низким давлением и объект в ней в нужном направлении.

В основном акустическую левитацию рассматривают как основу для бесконтактных аппаратов, передвигающих небольшие предметы, требующие осторожного обращения. В частности, уже существуют прототипы паяльных аппаратов и манипуляторов для перемещения чипов на микросхемы с помощью этого эффекта. Но, как часто случалось с другими эффектными технологиями, инженеры также пытаются использовать его в развлекательных целях. Орестис Георгиу (Orestis Georgiou) из компании Ultraleap со своими коллегами создал простую игру, основанную на акустической левитации.

Сам аппарат для левитации имеет обычную для таких устройств конструкцию. Он состоит из двух массивов размером 9 на 27 излучателей, работающих на частоте 40 килогерц. Они направлены друг на друга и разнесены на расстояние 18 сантиметров. Между некоторыми излучателями инженеры вставили тонкие кольца из пластика или более массивные, состоящие из акустически прозрачной ткани (органзы или акрилового фетра). В качестве левитирующего предмета разработчики выбрали полистирольные шарики диаметром от одного до трех миллиметров, которые тоже являются стандартными для этой задачи.

Необычным установку делает управление левитирующим шариком. Для этого в ней используется датчик движения руки Leap Motion, который с помощью инфракрасных камер и излучателей в реальном времени создает трехмерную модель руки и передает команды массивам ультразвуковых излучателей

Игрок может управлять шариком, двигая указательный палец в нужном ему направлении и таким образом проводить его через кольца. При этом управление работает только выдвинутом большом пальце, а если его прижать к кисти, шарик останавливается.

Акустическую левитацию также используют при создании прототипов объемных экранов, причем за несколько лет они стали гораздо более совершенными. В 2016 году мы рассказывали о дисплее из нескольких неравномерно покрашенных шариков, работающем по принципу электронных чернил. А в 2019 году инженеры сначала создали экран, в котором шарики удерживают небольшое полотно для проекции, а затем смежная группа представила экран, в котором используется всего один шарик, но он двигается со скоростью несколько метров в секунду и вместе с высокоскоростным проектором позволяет рисовать в воздухе объемные цветные фигуры.

Григорий Копиев