将你的手臂变成触摸屏的智能手表LumiWatch

提起能将手臂变成触摸屏的手表，我们第一时间可能想到的就是在14年火爆的Cicret投影手环，可以将智能手机的画面投影到手臂上。

不过，很可惜的是Cicret被证实只是一个骗局，时至今日他们都未拿出实际的产品。

取代的则是智能手表的风潮，多家厂商纷纷推广他们的智能手表，许多人也在佩戴。

比如丸子酱。然而智能手表有着一个致命的缺陷—屏幕太小，导致所有信息无法同时呈现，这在运动时就极其不方便；或是触摸不灵敏，使用起来操作不流畅，体验差。

但丸子酱最想吐槽的就是支付宝的付款码，太小了！当我把手表贴上去半天却没有任何反应时的尴尬。

而投影的智能手表的操作面积则会远远的超越现有智能手表的可操作面积。例外一个优势就是皮肤更加自然，我们对自己的身体是十分熟悉的。哪怕闭着眼睛，我们也能够在手臂上精准的操作。依靠着肌肉记忆与手眼协调，提供了一个高质量的操作水平。

近日，卡内基梅隆大学的研究人员开发出了一款智能手表的原型机，可以将手臂变成触摸屏，而且大小与智能手机屏幕相当，比普通智能手表表盘大5倍，定价估计为600美元。

LumiWatch

LumiWatch由逻辑板（又称中心控制板）、投影仪、深度传感器、金属外壳和电池组成，使用Android5.1系统，并且是独立出来的，不需要其他设备处理数据。

摆在研究人员面前的第一个难题是体积大小，毕竟这是手表体积不能太大。

如何保持性能又使结构变得紧凑，研究人员需要做出取舍—他们使用了最高规格的投影仪而降低了其他设备规格。

研究人员设计并制造了一个自定义的15流明（流明，发光强度单位）投影仪，包含三个激光器—红色、绿色以及蓝色，还有一对MEMS镜子。按照光栅扫描模式操作，结果就是一个39°×22.5°的视野。

最高可以2.7瓦的功率进行工作，而黑白图像的投影几乎不需要电量。这时弊端就暴露出来了，LumiWatch只能持续工作一小时，在正常使用频率下也只能工作一天。

但是由于大功率的投影仪，即使在强烈的户外阳光下，LumiWatch也能良好的工作。

深度传感器用于捕捉投影区域的触摸输入，研究人员设计了一个1D深度感应阵列（7×38×3mm），由十个STMicro VL6180X飞行时间传感器组成。每个传感器都通过脉冲红外光在25°椎体内发射和返回的时间确定最近的物体，捕获所有的测量值需要36毫秒，导致触摸跟踪帧速率为27.5Hz。

但有一个问题，深度传感器是1D的，如何捕捉2D的操作画面呢？

在实行操作的时候，手指是同时被许多个传感器同时捕捉到的，但是只会与相切方向的传感器距离最近，便可通过这个确定手指在手臂上x轴的位置，y轴的位置则由是个传感器确定。因此1D的深度感应阵列有能力追踪2D的位置。

再通过位置变化的速率确定手指是在滑动还是在点击。

虽然采用了这样紧凑的设计，LumiWatch的体积相对来说还是很大。

尺寸为50mm×41mm×17mm；

相较于42.5mm×36.4mm×11.4mm的Apple Watch要大整整一圈。

如何进一步缩减体形也是研究人员的工作重心。

说完了结构本身上的问题，我们来说说实际应用的问题，主要有两 大问题—人的小臂是不规则曲面，如何保证投影的清晰度，且图像不会发生变形；其二就是个体使用习惯的差异，每个人的手表佩戴习惯不同（高度和左右手），如何使投影能够普遍适用。

第一个问题较好解决，对于传统的“世界校准”来讲，在平面上可以很好的执行任务，不过小臂是个曲面，就会发生严重变形。只用在第一次使用的时候进行曲率的校准，投影就能很好的“铺”在小臂上（下图右上角图）。这时又出现一个问题，靠近手表的地方会更亮，通过距离的测量改变各个位置的强度就能校准。

而第二个问题就没这么简单了，手表的左右手倒好改变，手表位置的高低就没有了，因为它是而不断变化的，无法提前固定。

这时就只能通过动态校准了，研究人员采用了巧妙的方法。LumiWatch的开机是要通过滑动滑块来进行解锁的，这个滑动距离在标准情况下是70mm。在解锁时测量手指滑动的距离就能够以此为基准来进行校准了。

再说两句

LumiWatch或许可以说是第一款可交互投影手表，但任然有着诸多问题。激光虽然带来了诸多便利，但是激光安全是一个必须考虑的问题，激光功率超过安全极限时，与视网膜接触会造成严重损伤；而且智能手表固有的大小限制了散热功能，虽然研究人员采用了铝制外壳，具有良好散热功能，但还是捉衿见肘。手表在工作时升温，会严重损坏设备，而且会在几分钟内达到这个温度；并且手臂上的汗毛，手指的阴影都是会对投影造成影响的因素。

距离影视作品中酷炫的程度，LumiWatch还有非常多问题还未解。