传感器智造师
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随着“元宇宙”概念的提出，虚拟现实/增强现实（VR/AR）再次引起了高科技公司和科学家的广泛关注和研究，而沉浸式VR/AR的体验离不开人机交互界面（HMI）。人机界面以前依赖单一的感知界面，无法实现三维（3D）交互和多场景的便捷准确交互。 近日，清华大学深圳国际研究生院先进传感器件与集成系统重点实验室张盛副教授团队结合多年深耕石墨烯研究的基础，提出了一种视觉和触觉协同的人机交互界面，包括眼电（EOG）交互界面和可穿戴式的触觉感知界面，以实现快速准确的3D人机交互。其中EOG交互界面主要用于快速、便捷、非接触的2D（XY轴）交互，触觉感知界面主要用于复杂的2D运动控制和3D 人机交互中的Z轴控制。 研究通过激光诱导工艺制备蜂窝状石墨烯，以用于EOG信号采集和触觉传感阵列的电极。EOG信号来源于眼睛视网膜和角膜之间的电位差，可以看作角膜和视网膜上分别由正电位差和负电位差组成的偶极子，通过设计超薄、柔性、透气的蜂窝状石墨烯电极可以实现高信噪比的EOG信号采集，以精准反应眼球的运动。与此同时，由提上睑肌和眼轮匝肌活动引起的眨眼信号也可由电极精准获取，眨眼的频率受大脑短期变化的影响，如疲劳、困倦或电脑、手机等引起的眼睛干涩症状，因此通过对眨眼信号的采集和分析，可以对长时间开车人群或连续工作人群的眼睛疲劳进行预警。研究通过对9种眼动信号如眼球向上、下、左、右等进行采集组建眼动信号数据库，并设计机器学习算法对信号处理如信号分割以消除基线影响，之后再进行训练和分类识别。该算法对9种眼动信号的分类识别准确率达到了92.6%，因此EOG信号采集传感器和算法在快速、便捷和非接触式的二维人机交互中显示出较大的应用价值。
