Fiziķi veido lāzera pincetes, ko kontrolē ar Kinect

Microsoft Kinect ir kustību sensora ierīce, kas ļauj cilvēkiem kontrolēt Xbox videospēles, izmantojot tikai ķermeņa kustības. Tas sastāv no tīmekļa kamerai līdzīgas kameras spēlētāju attēla izveidošanai, infrasarkanā lāzera viņu attāluma mērīšanai un specializētas mikroshēmas, kas interpretē datus, lai izsekotu cilvēkus un objektus trīs dimensijās.

Microsoft cerība, uzsākot Kinect, bija mainīt veidu, kā cilvēki mijiedarbojas ar un spēlē videospēles. Taču daudzi lietotāji uzreiz saprata, ka ierīcei ir plašākas lietojumprogrammas, un sāka to uzlauzt saviem projektiem. Drīzumā Microsoft izlaida programmatūras izstrādātāju komplektus, kas ļauj ikvienam izstrādāt Kinect lietojumprogrammas gan Xbox, gan Windows.

Ienāciet Deivids Makgloins un draugi Dandī universitātē Skotijā, kuri ir eksperti fizikas jomā, ko sauc par optisko manipulāciju: ļoti fokusētu lāzera staru izmantošanu, lai notvertu, pārvietotu un pat pagrieztu mazas daļiņas, piemēram, šūnas.

Tā sauktajām lāzera pincetēm ir daudz pielietojumu, piemēram, molekulāro motoru radīto spēku mērīšana un veselīgu šūnu šķirošana no vēža šūnām. Šī tehnika tika izstrādāta 1970. un 80. gados, un tagad tā ir izplatīta daudzās laboratorijās.

Tomēr svarīga problēma ir lāzera pincetes kontrole. Lai to izdarītu, fiziķi ir spēlējuši ar dažādām saskarnēm, piemēram, datora peli, pirkstu izsekošanas paliktņiem un pat iPad vadību.

McGloin un citi ir izvēlējušies atšķirīgu pieeju. Šie puiši izmanto operētājsistēmu Windows 7 un Kinect, lai nodrošinātu mazu daļiņu kontroli visā ķermenī. Interfeiss ļauj lietotājam paņemt un nospiest daļiņas, ko viņi redz datora ekrānā, izmantojot roku, roku un ķermeņa kustības.

Sistēma lietotājiem parāda redzes lauku, kurā darbojas pincetes. Rokas vilnis izveido slazdošanas reģionu, kurā ir daļiņas. Pēc tam to var pacelt un pārvietot ar turpmākām roku kustībām.

Pētnieki to pārbauda, ​​pārvietojot silīcija mikrosfēras tikai dažus mikrometrus, izmantojot citādi standarta infrasarkano hologrāfisko lāzeru sistēmu. Viņi šo sistēmu sauc par HoloHands.

Protams, HoloHands ir daži ierobežojumi. Ikviens, kurš ir lietojis Kinect, zinās, ka ierīce nekādā ziņā nav ideāla un dažādas ķermeņa kustību aizkavēšanās un nepareizas interpretācijas notiek diezgan regulāri. Skotijas sistēma cieš no līdzīgām problēmām.

Komanda ir producējusi video, kurā parādīta sistēmas darbība, kopā ar dažādiem nelieliem kavējumiem.

McGloin un viņa komanda arī ziņo, ka manipulācijas ar daļiņām ilgu laiku ir nogurdinošs bizness. Un Kinect sistēmai trūkst veida, kā veikt kvantitatīvus mērījumus. Viņi saka, ka tādēļ to ir grūti izmantot precīzam darbam.

Tomēr viņi norāda, ka HoloHands ir noderīgs mācību līdzeklis, un tam vajadzētu būt lielam potenciālam, lai parādītu jaunajai skolēnu paaudzei optisko pincešu potenciālu. Nav iespējams iedomāties, ka ar šādu sistēmu varētu būt iespējamas vienkāršas lāzera pincetes spēles — piemēram, teniss spēlē ar silīcija mikrosfērām.

Nedaudz vairāk attīstot, tas varētu sniegt studentiem intuitīvu izpratni par fiziku šajā mērogā un to, kā tā atšķiras no makropasaules. Mikropongam, kas tiek spēlēts ar ūdenī suspendētām silīcija mikrosfērām, būtu diezgan atšķirīga dinamika nekā tai pašai spēlei, kas tiek spēlēta, piemēram, ar tenisa bumbiņu.

Izmantojot šādu ierīci, var būt iespējams arī izveidot materiālus ar rokām. Nav grūti iedomāties Lego līdzīgu uzstādījumu, kurā studenti izgatavo mikro mēroga ierīces un mašīnas, izmantojot HoloHands.

Tas viss izklausās interesanti. HoloHands nemainīs zinātnes būtību vai mūsu izpratni par optiskajām manipulācijām, taču tas varētu vienkārši kļūt par noderīgu mācību ierīci un, iespējams, pat parocīgu inženierijas rīku. Tas ir arī paredzēts kā ļoti jautri.

Atsauce: arxiv.org/abs/1211.0220 : HoloHands: Optisko pincešu Kinect kontrole

paslēpties