描述

1. 我要解決什么問(wèn)題？

按鈕是與數(shù)字世界交互的最常見(jiàn)界面。它可以像電燈開(kāi)關(guān)或人行橫道一樣簡(jiǎn)單，也可以像電梯或信息亭一樣復(fù)雜。這些按鈕可以作為病毒傳播的催化劑。我要解決的問(wèn)題是通過(guò)將其替換為無(wú)形、簡(jiǎn)單且操作直觀的基于手勢(shì)和物聯(lián)網(wǎng)的界面來(lái)減少基于觸摸的界面（即催化劑）。

2. 我要如何解決？

我的解決方案分為兩部分

方法一：用無(wú)形的基于手勢(shì)的界面代替有形的按鈕。然后，一個(gè)人將使用手勢(shì)而不是觸摸與數(shù)字世界（燈光、風(fēng)扇、電梯等）進(jìn)行交互。

一個(gè)人將向右滑動(dòng)以打開(kāi)燈/風(fēng)扇并向左滑動(dòng)以將其關(guān)閉。順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)手來(lái)增加或減少風(fēng)扇的速度或改變燈光的強(qiáng)度。同樣的設(shè)備也可以用于一些復(fù)雜的接口，比如電梯。根據(jù)您要去的方向向上或向下滑動(dòng)以呼叫電梯。滑動(dòng)或旋轉(zhuǎn)您的手來(lái)選擇地板。神奇的是，所有這些操作都可以使用單個(gè)界面進(jìn)行。無(wú)需單獨(dú)的旋鈕來(lái)控制風(fēng)扇速度。無(wú)需多個(gè)按鈕來(lái)選擇樓層號(hào)碼。

使用手勢(shì)在電梯上選擇 2 位樓層可能是一個(gè)多步驟過(guò)程，因此，您還可以選擇使用智能手機(jī)控制電梯。不僅是電梯，您還可以使用智能手機(jī)控制幾乎任何東西。

3.電路圖

我設(shè)計(jì)的主要元素是

• 手勢(shì)傳感器
• Arduino 無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 1010
• 液晶顯示器
• 手機(jī)

我用于原型設(shè)計(jì)的電子模塊是基于 Grove 的。將它們連接起來(lái)是兒戲。傳感器和 LCD 都使用 I2C 協(xié)議，而我使用的 Arduino 只有一個(gè) I2C 端口，所以我使用 I2C 集線器連接所有三個(gè)模塊。請(qǐng)參考下面的示意圖連接模塊。

4. 讓我們組裝它

我使用充電器的產(chǎn)品盒來(lái)組裝我的項(xiàng)目。理想情況下，我很想設(shè)計(jì)和打印一個(gè)定制的外殼，但我無(wú)法使用 3D 打印機(jī)。

我稍微修改了盒子，它在容納電路方面做得非常好。它還隱藏了雜亂的接線，使其看起來(lái)干凈。

5. 它是如何工作的？

一個(gè)人可以通過(guò)兩種方法使用無(wú)形表面控制任何設(shè)備

• 手勢(shì)
• 物聯(lián)網(wǎng)（我不想叫它物聯(lián)網(wǎng)，請(qǐng)給我一個(gè)更好的名字）

5.1 手勢(shì)

我使用的手勢(shì)傳感器可以檢測(cè) 9 種不同的手勢(shì)

• 剩下
• 正確的
• 向上
• 下
• 順時(shí)針
• 逆時(shí)針
• 向前
• 落后
• 海浪

傳感器檢測(cè)到手勢(shì)并將其發(fā)送到 Arduino。Arduino 然后根據(jù)我們想要控制的設(shè)備將手勢(shì)翻譯成特定的含義。此外，使用的手勢(shì)數(shù)量取決于我們要控制的設(shè)備。人行橫道的界面只需要1個(gè)手勢(shì)，燈光需要2個(gè)，而風(fēng)扇需要4個(gè)手勢(shì)。

5.2 物聯(lián)網(wǎng)（別人的電腦）

在這種方法中，您的智能手機(jī)充當(dāng)遙控器。您手機(jī)上的應(yīng)用程序使用 MQTT 協(xié)議通過(guò) WiFi 與無(wú)形表面進(jìn)行通信。當(dāng)您單擊移動(dòng)應(yīng)用程序上的按鈕時(shí)，它會(huì)向主題發(fā)布消息。無(wú)形表面通過(guò)訂閱該主題來(lái)讀取該消息。在處理完消息后，它會(huì)向它正在控制的設(shè)備發(fā)送一個(gè)控制信號(hào)。

Intangible Surface然后將反饋消息發(fā)布到主題，然后由移動(dòng)應(yīng)用程序反映。

要了解有關(guān) MQTT 協(xié)議的更多信息，請(qǐng)單擊此處。我使用安裝在 RaspberryPi（充當(dāng)服務(wù)器）上的Mosquitto代理來(lái)測(cè)試這個(gè)設(shè)計(jì)。我還使用CloudMQTT對(duì)其進(jìn)行了測(cè)試。您可以使用您選擇的任何 MQTT 代理。

這種方法的明顯好處是多人可以同時(shí)控制同一個(gè)設(shè)備。因此，您和您的朋友可以使用智能手機(jī)同時(shí)選擇電梯中的不同樓層。

我用來(lái)與Intangible Surface對(duì)話的智能手機(jī)應(yīng)用程序稱為MQTT Dashboard 。我根據(jù)不同的應(yīng)用在里面設(shè)計(jì)了各種控制接口。

6. 應(yīng)用

我開(kāi)發(fā)了一些應(yīng)用程序界面來(lái)展示無(wú)形表面的功能。

6.1 人行橫道

您可能已經(jīng)在人行橫道上看到并使用過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)，看起來(lái)像這樣

這是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的界面。您按下按鈕并等待一段時(shí)間，直到信號(hào)變?yōu)榫G色。一旦信號(hào)為綠色，它會(huì)告訴您步行。讓我們復(fù)制此功能，但這次無(wú)需觸摸按鈕。

在新界面中，只需向左或向右滑動(dòng)即可激活信號(hào)。瞧！

6.2電燈開(kāi)關(guān)

您必須使用開(kāi)/關(guān)開(kāi)關(guān)來(lái)控制燈或任何其他電器。

讓我們用我們的非接觸式界面替換它。

只需向右滑動(dòng)即可打開(kāi)燈，向左滑動(dòng)即可將其關(guān)閉。

6.3 風(fēng)扇控制

您可能已經(jīng)看到了一個(gè)風(fēng)扇開(kāi)關(guān)和一個(gè)控制其速度的旋鈕（抱歉！我找不到免版稅圖片）。讓我們使用 Intangible Surface 復(fù)制該界面。

向右滑動(dòng)打開(kāi)，向左滑動(dòng)關(guān)閉。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)你的手來(lái)增加速度，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)你的手來(lái)降低速度。

6.4 電梯

普通電梯有兩個(gè)界面，一是召喚（外），二是選層（內(nèi)）。

電梯召喚界面是這樣的。

要使用無(wú)形開(kāi)關(guān)呼叫電梯，只需根據(jù)您想去的方向向上或向下滑動(dòng)即可。

電梯內(nèi)部的樓層選擇界面一般比較復(fù)雜。你會(huì)發(fā)現(xiàn)很多這樣的按鈕。

這些按鈕分為 3 個(gè)主要類別

1.樓層選擇按鈕。

2.門控按鈕。

3.報(bào)警/緊急按鈕。

我們可以使用我們的無(wú)形表面替換這 3 個(gè)功能。

1.使用非觸摸界面，我們可以通過(guò)順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)手來(lái)選擇樓層。

如果建筑物的樓層太多，則可以向左或向右滑動(dòng)以分別將樓層數(shù)減少或增加 5 倍。

2.對(duì)于門控制，只需向上滑動(dòng)即可打開(kāi)門，向下滑動(dòng)即可關(guān)閉。

3.要激活警報(bào)，請(qǐng)揮手。

我也使用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了電梯控制。使用這種方法，人們可以使用智能手機(jī)與電梯進(jìn)行交互。

7. 未來(lái)工作

我想對(duì)另一個(gè)功能進(jìn)行原型設(shè)計(jì)，那就是“在移動(dòng)應(yīng)用程序中自動(dòng)檢測(cè)您周圍的無(wú)形表面設(shè)備”。

• 如果 Intangible Surface 部署在室內(nèi)，則使用 BLE 的廣告功能向周圍的用戶通知設(shè)備的身份。
• 如果 Intangible Surface 部署在戶外，則在您的智能手機(jī)中使用 GPS 來(lái)補(bǔ)充上述方法。

不幸的是，在 Arduino MKR 1010 中，您可以使用 WiFi 或 BLE。我正在使用 WiFi 與 MQTT 服務(wù)器通信，因此我需要一個(gè)單獨(dú)的 BLE 無(wú)線電，我目前沒(méi)有。

8. 總結(jié)

Intangible Surface 是一種極其通用且具有成本效益的設(shè)計(jì)，可用于替代許多簡(jiǎn)單和復(fù)雜的基于觸摸的界面。這個(gè)設(shè)備讓你接觸更少的東西，做更多的事情。使用此替換基于觸摸的界面并保護(hù)您自己和您周圍的人免受COVID19的侵害。

您想更換哪個(gè)界面？

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