Вместо мышки. Новое устройство ввода данных — альтернативу компьютерной мышке — разработали студенты Томского политеха.
Вместо мышки
Студент-изобретатель из томского вуза — о том, как отправить «мышку» на пенсию, создать новый прибор за один вечер и научиться управлять ковшом экскаватора с помощью пальца.
Новое устройство ввода данных — альтернативу компьютерной мышке — разработали студенты Томского политехнического университета. Изобретение называется TouchSpace. Состоит оно из браслета, который надевается на запястье, и соединенной с ним проводами насадки на палец — своеобразного наперстка. TouchSpace позволяет управлять курсором с помощью движений кисти руки и пальцев в воздухе. Возможная область применения устройства — от управления световыми прожекторами в клубах до реабилитации людей с нарушениями координации.
Изобретите — поставлю зачет
Изобретателю нового устройства ввода Антону Стучкову всего 20 лет. Разработку он начал год назад, когда был второкурсником Политеха. «Я учусь по программе элитного технического образования — это набор дополнительных дисциплин, которые ты посещаешь кроме своих обычных занятий на факультете. Один из курсов элитного образования — инженерное изобретательство. Преподаватель поставил перед нами задачу — придумать и реализовать проект, то есть что-нибудь изобрести», — рассказывает Стучков.
Зачетные работы по курсу изобретательства не раз попадали в заголовки томских и федеральных новостей. Студенты сделали браслет, который отучает ругаться матом с помощью ударов током; изобрели контейнер, который сам подогревает еду; интерактивную песочницу, в которой на обычной горке песка можно самому создавать проекции гор и водопадов; а также мусорное ведро, способное самостоятельно вызвать мусоровоз. Антон Стучков cо своим напарником по проекту Максимом Волшиным методом мозгового штурма решили, что будут создавать устройство, которое заменит компьютерную мышь: «Мы нашли в Интернете информацию о том, что изобрели перчатку, которую можно водить перед экраном, и сигнал с нее проецируется на монитор. Подумали сделать нечто подобное, но другими методами».
Первая версия изобретения Антона называлась Touchside и представляла собой «наперсток», который надевается на палец и работает как мышка. Устройство состояло из напальчника, матрицы и светодиода. C помощью мыши-наперстка управлять курсором можно было, двигая пальцем по любой ровной поверхности. Touchside изготовили практически за один вечер, но результат использования этой новинки не впечатлил. «Устройство оказалось вообще неприменимо к реальной жизни. Не было смысла заменять мышку напальчником, применяя ту же технологию, что в изготовлении мыши. Напальчник оказался малочувствительным, были сложности с клавиатурой», — рассказывает Стучков. К тому же Touchside не решал главной задачи, которую поставили перед собой Антон и Максим, — управлять компьютером с помощью устройства, которое не «привязано» к поверхности.
Так появилась версия 2.0 — TouchSpace. Получив зачет по изобретательству, студенты свой проект не забросили. Антон разработал дизайн, Максим сделал электронную «начинку» устройства. Кроме того, в команде появились еще два участника — Святослав и Екатерина, которые переводили научные статьи, писали заявки на конференции и занимались оформлением документации. Спустя полгода рабочая модель была готова.
«Трогательное» пространство
Антон надевает на руку браслет с застежкой из «липучки» и маленькой черной коробочкой. Немного сгибая руку в кисти, он двигает курсор на экране компьютера. «Внутри коробочки находится плата, на ней расположен микроконтроллер, датчик-гироскоп, аккумулятор (его хватает несколько дней), — объясняет устройство Touch Space Антон. — Оно подключено к компьютеру через bluetouth. Гироскоп измеряет изменение положения тела в пространстве, передает данные на микроконтроллер, который обрабатывает эту информацию и посылает на компьютер».
Подобные разработки уже существуют и продаются по всему миру. В них «считывание» информации о положении тела в пространстве происходит с помощью камер. Есть Kinect (бесконтактный сенсорный контроллер для игровой приставки Хbox. — Ред.), в котором сигнал считывается благодаря камере. Изобретен Leap motion, жестовый интерфейс управления: ты руками совершаешь движение — и оно на экране отображается. «Мы же не используем камеры, и следствием этого является мобильность нашего устройства. Камеры — это всегда лишнее пространство и довольно громоздко», — рассказывает Стучков.
Команда Антона решила задачу управления принципиально новым способом — для этого использовали гироскоп. Внутри корпуса находится элемент, который при повороте гироскопа посылает импульсы на микроконтроллер. Контроллер преобразует эти импульсы в координаты: насколько объект сместился по одной оси и по другой.
Для изготовления альтернативы мышке не понадобилось ни специального оборудования, ни больших денежных вложений — только паяльные станции, компьютер и 6,5 тыс. рублей. Все детали закупались на деньги университета или изготавливались в его же стенах — например, пластмассовый модуль, закрепленный на запястье, Антон напечатал на 3D-принтере. «На свои деньги мы купили, пожалуй, только липкую ленту», — улыбается Стучков.
Несмотря на юный возраст изобретателей, у них не было даже своего научного руководителя — все исследования проводили самостоятельно. «Сфера пользовательских изобретений и сфера научных исследований — немножко разные вещи. В научных исследованиях нужна база знаний, и там действительно руководитель помогает. Но наш проект не относится к какой-то конкретной науке, в которую мы привносим что-то новое. В технической части нам научный руководитель не поможет, а для развития проекта как бизнеса нам больше нужны бизнес-акселераторы и инкубаторы, чем научные руководители», — рассказывает изобретатель.
В течение следующих шести месяцев Антон планирует подключить первый напальчник, собрать второй и представить устройство, которое будет выполнять все функции мыши: нажатие правой и левой кнопки, скроллинг: «Думаю, за правую кнопку мыши будет отвечать указательный палец, за левую — средний. Двух или трех напальчников будет достаточно, а с помощью различных комбинаций движений можно реализовать, например, команды по жестам. Например, включать-выключать компьютер можно будет щелчком, если расположить напальчники на большом и среднем пальце. Для этого нужно придумать шаблон движения, гироскоп, который передает данные, будет двигаться согласно этому шаблону и реализовывать команду».
Touch Space будет выполнять все функции мыши, но использовать его вместо всех устройств ввода — например, клавиатуры — не получится. «Наверное, возможно создать такой интерфейс, но для этого нужно чуть ли не весь компьютер переделывать и новую операционную систему писать. Это много лет работы для целой корпорации. Зато при использовании нашего устройства можно будет одновременно печатать и кликать мышью. Чтобы это сделать, нужно настроить чувствительность так, чтобы отклонение пальца под определенным градусом «считывалось» как движение мыши», — говорит Стучков.
Больше, чем мышь
Создатели Touch Space считают, что в будущем их изобретение будет использоваться не только для компьютеров. «Мой напарник Максим иногда занимается диджейством, управлением света на концертах. И ему пришла идея управлять прожекторами с помощью этого устройства. TouchSpace может использоваться и для людей с ограниченными возможностями, которые физически не могут держать мышку, но могут совершать движения рукой. Если есть колебания конечностей, то устройство можно настроить так, что оно будет их «гасить» и принимать в расчет только общие движения руки. В таком случае устройство можно применить для тренировки навыков координации», — мечтает изобретатель.
После того как Антон и Максим изготовят «мышку-руку» для компьютера, они будут «учить» свое изобретение работать и с другими техническими системами — с теми же прожекторами. «Предполагаю, что наше устройство будет более востребовано в профессиональной деятельности, чем у массового пользователя, — размышляет Антон. — Для того чтобы достичь массовости, нужно произвести то, что нужно всем. Например, телефон — всем нужно контактировать с людьми по любому поводу. Но, возможно, у нас появится идея того, что нужно всем. Тогда, надеюсь, мы не повторим того, что произошло с Google glass — они слишком универсальны. Одна из возможных причин их сравнительно небольшой популярности — у них нет своей функции. Я надеюсь, что универсальность нашего устройства не повлечет за собой его непопулярности», — размышляет Стучков. Если добиться совместимости TouchSpace с разными техническими устройствами получится, то к концу учебы в политехническом университете Антон планирует поставить производство TouchSpace на поток.