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可触摸点显器上的3D模型

为了便于视障学生的学习,斯坦福大学的技术人员与视障人士合作,研发出了一种可显示3D几何图形的可触摸显示器。详细信息可参看IDTechEx公司2019-2029的3D印刷报告。


利用电脑软件制作3D影像通常是生成其实物的第一步,但对视障人士来说却比较困难。即使借助可以无障碍输入设计的三维建模软件,视障人士也要靠实物或明眼人的描述来评估自己的设计。


斯坦福大学机械工程专业的研究生亚莉克莎·肖曾参与该系统的研发、测试和改进工作。她说:“设计工具可以帮助使用者做出自己想要的设计,但具体到某一功能,有些使用者就很难无障碍地操作了。我们这个项目是想帮助盲人使用者在不依靠明眼人的情况下,独立进行设计和创作,从而提高其创造性,主动性和工作的灵活性。”


这一研究是肖恩·福勒实验室工作的一项内容。肖恩·福勒是斯坦福大学机械工程专业的助理教授,他领导的实验室正在研发多款可触摸的显示器,以用于人机交互以及用新方法来分享和显示3D信息等多种用途。在10月29日举办的国际电脑和无障碍会议上,肖展示了她们目前的工作成果。肖展示了该实验室研发的原型机,该实验室希望今后能降低这款点显器的价格,将其做的更大,并能显示设计形状的更多细节。


乔舒亚·米勒是史密斯·科特韦尔康复工程研究中心研发部门的副主任。作为盲人科学家、设计师和教育工作者,他参与了这款点显器的研发工作。“这项研究为盲人们打开了一扇大门,使盲人们不再是制造工艺的消费者,而成为了制造工艺的使用者。利用这款点显器,盲人们可以在三维建模环境中创造自己想要或需要的工具。我希望这款点显器能尽快投入使用。”


关于点显器


看到这款点显器,会让人想起针列艺术玩具。同针列玩具类似,这款点显器上有许多高高凸起的长方形针头,通过针头的上下移动来构成形状。在附带的三维建模程序中输入所需形状的规格后,使用者便可以在这款点显器上摸到自己设计的形状了。如果要修改设计,设计者可以输入指令,之后点显器会呈现新的形状。准确的说,这款点显器是2.5D,因为其底部不能改变形状。


研究人员和视障人士共同研发了这一系统,无疑这是解决使用者需求的好办法。最后问世的系统不仅可以旋转、放大和缩小模型,还能显示模型的不同部分。比如,同时显示杯子的顶部和底部等等。使用者可以用多个手指或整个手掌触摸点显器上显示的形状,这强化了使用者从点显器上获取的信息。


“我觉得最好的是通过这款点显器,我可以查看物体的不同透视图,而不是物体的单一状态。”帕洛阿尔托维斯塔盲人中心的辅助技术专家,报告的共同撰稿人Son Kim说:“利用这款点显器,视障使用者可以从更多的维度了解自己正在制作的物体。这样,视障使用者就可以和明眼使用者一样观察自己所做物体的多个维度了。”


研究团队包括了五名视障测试员。这一系统得到了视障测试员的充分肯定,他们要求保留自己在测试期间所做的模型。


“我觉得,能自己操作工具制作自己想要的东西是无比重要,无比强大的事情。”报告的主要撰稿人Follmer说:“所以,有这样视障人能独立使用的设备,并能用这样的设备制作出自己想要的东西和3D模型实在令人激动。”


比例和分辨率


在初期的设计和测试取得成功后,研究人员希望能改进这款点显器的比例、经济性和分辨率。目前,每个针头都比较大,这样就限制了点显器显示的细节。


“测试者认为,即使点显器还比较粗糙,但利用这款点显器,仍然可以进行人机交互。”肖说:“这意味着,这款点显器有着巨大的改进空间。”


研究人员还想研发软件程序的替代程序,而这样的替代程序需要一些编程技巧和以文本为基础的交互方式。研究人员的一个设想是使用者用物理手段调整针头,从而改变代码,并与其形成的形状相匹配。


“我非常看好这个项目。”Kim说:“如果这款点显器的成本能够降下来,并且能投入大规模的使用,那么将来的视障大学生们将可以利用这一工具无障碍的强化学习,并提高个人和群体的无障碍性和独立性。”


“高成本是现有多种可触摸点显器共同存在的问题。”Zhang说:“如果可触摸点显器的价格能降到智能手机、笔记本电脑等普通消费电子产品的水平,那么就可以大规模的用于视障群体,以及虚拟现实、思科网真和人机交互等多种应用。”


其他的2.5D可触摸点显器每个针头都连接着一个独立的电机,而这款点显器则可通过一个电机平台抬起所有的针头。当该平台向下移动时,制动器则可通过静电吸附将针头控制到所需的位置,这就像在头发上摩擦气球后发声的现象一样。


用于测试的点显器是一个安装了4乘2针列的小型点显器。当测试者想要呈现新形状时,电机平台就要随时升高或落下。目前,研究人员正在研发更大的机型,研究人员希望依靠类似的静电机理和廉价的电子原件,在不用重置电机平台的情况下,转换显示的形状。

https://www.3dprintingprogress.com/articles/18701/access-to-3d-modeling-through-touch-based-display

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