Команда китайских исследователей представила инновационное устройство, которое позволяет людям с ограниченной подвижностью управлять компьютерами и просматривать VR-контент с помощью движений глаз. Особенность гаджета — питание осуществляется простым морганием.

Новые возможности для людей с ограниченными возможностями

Разработчики считают, что их устройство способно заменить современные системы, которые зависят от внешнего питания и могут вызывать усталость глаз. Новинка по весу сопоставима с обычными очками, что делает её гораздо удобнее громоздких аналогов. Особенно полезным это решение может стать для людей с боковым амиотрофическим склерозом (БАС), которые испытывают серьёзные трудности с использованием конечностей и мелкой моторикой.

Как работает система

Носимая система отслеживает мельчайшие движения глазного яблока и точно преобразует их в команды. Например, пользователь может перемещать курсор по экрану, просто переводя взгляд в нужную сторону, прокручивать текст в VR-среде или даже управлять инвалидной коляской — всё это осуществляется исключительно движениями глаз.

Технология и конструкция

Ключевой элемент системы — ультратонкий, гибкий слой прозрачного и безопасного для кожи пластика PDMS, который надевается на глаз как контактная линза. При моргании линза трётся о веко и генерирует небольшое количество статического электричества. Дополнительно используются специальные очки с линзами, покрытыми прозрачными сенсорами — субстратными электродами из материала ITO. Они расположены так, чтобы улавливать электрические сигналы, возникающие при движении глаза в разных направлениях.

В основе работы лежит принцип трибоэлектрического наногенератора (TENG), который преобразует механическое движение в электричество с помощью статического заряда — аналогично тому, как воздушный шар, натёртый о волосы, прилипает к стене.

Обработка сигналов и управление

Очки подключены к небольшой системе обработки сигналов, которая фильтрует шум, усиливает получаемый от трекера сигнал и преобразует его в конкретные команды, такие как «повернуть налево» или «переместить курсор вверх».

Принцип действия

Каждый раз, когда пользователь моргает, его веко трётся о контактную линзу из PDMS, вызывая накопление отрицательного статического заряда на поверхности линзы. После зарядки линза сохраняет заряд длительное время — до 10 минут после одного моргания. При движении глазом вверх, влево или вправо накопленный заряд перемещается вместе с глазным яблоком.

Когда заряженная линза приближается к сенсорам на очках, происходит движение электронов в сенсорах за счёт электростатической индукции, что создаёт небольшой электрический импульс. Благодаря сетчатому расположению сенсоров система точно определяет направление взгляда по тому, какой сенсор зафиксировал импульс.

Испытания и перспективы

Система была протестирована на живом кролике и с помощью набора механизированных имитаторов глазных яблок. Эксперименты показали, что «глаза» могут двигаться в стороны и прокручивать текст — примерно так, как это могло бы работать в VR.

Исследователи отметили, что фрикционный слой хорошо сохраняет заряд в биологических условиях на глазу кролика, а система демонстрирует высокую точность даже при сильных электромагнитных помехах.

Это, вероятно, первое подобное устройство, работающее от моргания. Уже сейчас выбор материалов и конструкция делают его биосовместимым и практически незаметным, а в будущем при коммерциализации его можно будет сделать ещё более удобным. Команда надеется, что технология найдёт применение в оборудовании для астронавтов, интеллектуальных системах вождения и различных решениях для людей с ограниченными возможностями, чтобы они могли пользоваться гаджетами в ближайшем будущем.