Рухи руки використовували для управління акустичною левітацією

Британські інженери представили прототип ігрового автомата, заснованого на ультразвуковій акустичній левітації. Він складається з декількох кілець і хлопця в повітрі невеликої кульки, яка слідує за положенням пальця гравця завдяки датчику відстеження рухів руки. Розробка була представлена на конференції CHI 2020.

Ультразвукова акустична левітація заснована на інтерференції звукових хвиль від безлічі джерел, через яку в повітрі утворюються стабільні області з різним звуковим тиском. У тому числі в них утворюються невеликі області з низьким тиском, оточені областю з високим. Якщо в цю область помістити досить легкий і невеликий об'єкт, він буде залишатися в ній, не падаючи. А регулювання амплітуд і фаз хвиль в масиві ультразвукових джерел дозволяє зрушувати область з низьким тиском і об'єкт в ній в потрібному напрямку.

В основному акустичну левітацію розглядають як основу для безконтактних апаратів, що пересувають невеликі предмети, які потребують обережного поводження. Зокрема, вже існують прототипи паяльних апаратів і маніпуляторів для переміщення чіпів на мікросхеми за допомогою цього ефекту. Але, як часто траплялося з іншими ефектними технологіями, інженери також намагаються використовувати його в розважальних цілях. Орестіс Георгіу (Orestis Georgiou) з компанії Ultraleap зі своїми колегами створив просту гру, засновану на акустичній левітації.

Сам апарат для левітації має звичайну для таких пристроїв конструкцію. Він складається з двох масивів розміром 9 на 27 випромінювачів, що працюють на частоті 40 кілогерц. Вони спрямовані один на одного і рознесені на відстань 18 сантиметрів. Між деякими випромінювачами інженери вставили тонкі кільця з пластику або більш масивні, що складаються з акустично прозорої тканини (органзи або акрилового фетра). Як левитуючий предмет розробники вибрали полістирольні кульки діаметром від одного до трьох міліметрів, які теж є стандартними для цього завдання.

Незвичайним встановлення робить управління левитуючою кулькою. Для цього в ній використовується датчик руху руки Leap Motion, який за допомогою інфрачервоних камер і випромінювачів в реальному часі створює тривимірну модель руки і передає команди масивам ультразвукових випромінювачів

Гравець може керувати кулькою, рухаючи вказівний палець в потрібному йому напрямку і таким чином проводити його через кільця. При цьому управління працює тільки висунутому великому пальці, а якщо його притиснути до кисті, кулька зупиняється.

Акустичну левітацію також використовують при створенні прототипів об'ємних екранів, причому за кілька років вони стали набагато більш досконалими. У 2016 році ми розповідали про дисплею з декількох нерівномірно пофарбованих кульок, що працює за принципом електронних чорнил. А в 2019 році інженери спочатку створили екран, в якому кульки утримують невелике полотно для проекції, а потім суміжна група представила екран, в якому використовується всього одна кулька, але він рухається зі швидкістю кілька метрів на секунду і разом з високошвидкісним проектором дозволяє малювати в повітрі об'ємні кольорові фігури.