基于手势和物联网的界面来减少基于触摸的界面

描述

1. 我要解决什么问题？

按钮是与数字世界交互的最常见界面。它可以像电灯开关或人行横道一样简单，也可以像电梯或信息亭一样复杂。这些按钮可以作为病毒传播的催化剂。我要解决的问题是通过将其替换为无形、简单且操作直观的基于手势和物联网的界面来减少基于触摸的界面（即催化剂）。

2. 我要如何解决？

我的解决方案分为两部分

方法一：用无形的基于手势的界面代替有形的按钮。然后，一个人将使用手势而不是触摸与数字世界（灯光、风扇、电梯等）进行交互。

一个人将向右滑动以打开灯/风扇并向左滑动以将其关闭。顺时针或逆时针旋转手来增加或减少风扇的速度或改变灯光的强度。同样的设备也可以用于一些复杂的接口，比如电梯。根据您要去的方向向上或向下滑动以呼叫电梯。滑动或旋转您的手来选择地板。神奇的是，所有这些操作都可以使用单个界面进行。无需单独的旋钮来控制风扇速度。无需多个按钮来选择楼层号码。

使用手势在电梯上选择 2 位楼层可能是一个多步骤过程，因此，您还可以选择使用智能手机控制电梯。不仅是电梯，您还可以使用智能手机控制几乎任何东西。

3.电路图

我设计的主要元素是

• 手势传感器
• Arduino 无线网络 1010
• 液晶显示器
• 手机

我用于原型设计的电子模块是基于 Grove 的。将它们连接起来是儿戏。传感器和 LCD 都使用 I2C 协议，而我使用的 Arduino 只有一个 I2C 端口，所以我使用 I2C 集线器连接所有三个模块。请参考下面的示意图连接模块。

4. 让我们组装它

我使用充电器的产品盒来组装我的项目。理想情况下，我很想设计和打印一个定制的外壳，但我无法使用 3D 打印机。

我稍微修改了盒子，它在容纳电路方面做得非常好。它还隐藏了杂乱的接线，使其看起来干净。

5. 它是如何工作的？

一个人可以通过两种方法使用无形表面控制任何设备

• 手势
• 物联网（我不想叫它物联网，请给我一个更好的名字）

5.1 手势

我使用的手势传感器可以检测 9 种不同的手势

• 剩下
• 正确的
• 向上
• 下
• 顺时针
• 逆时针
• 向前
• 落后
• 海浪

传感器检测到手势并将其发送到 Arduino。Arduino 然后根据我们想要控制的设备将手势翻译成特定的含义。此外，使用的手势数量取决于我们要控制的设备。人行横道的界面只需要1个手势，灯光需要2个，而风扇需要4个手势。

5.2 物联网（别人的电脑）

在这种方法中，您的智能手机充当遥控器。您手机上的应用程序使用 MQTT 协议通过 WiFi 与无形表面进行通信。当您单击移动应用程序上的按钮时，它会向主题发布消息。无形表面通过订阅该主题来读取该消息。在处理完消息后，它会向它正在控制的设备发送一个控制信号。

Intangible Surface然后将反馈消息发布到主题，然后由移动应用程序反映。

要了解有关 MQTT 协议的更多信息，请单击此处。我使用安装在 RaspberryPi（充当服务器）上的Mosquitto代理来测试这个设计。我还使用CloudMQTT对其进行了测试。您可以使用您选择的任何 MQTT 代理。

这种方法的明显好处是多人可以同时控制同一个设备。因此，您和您的朋友可以使用智能手机同时选择电梯中的不同楼层。

我用来与Intangible Surface对话的智能手机应用程序称为MQTT Dashboard 。我根据不同的应用在里面设计了各种控制接口。

6. 应用

我开发了一些应用程序界面来展示无形表面的功能。

6.1 人行横道

您可能已经在人行横道上看到并使用过一个开关，看起来像这样

这是一个非常简单的界面。您按下按钮并等待一段时间，直到信号变为绿色。一旦信号为绿色，它会告诉您步行。让我们复制此功能，但这次无需触摸按钮。

在新界面中，只需向左或向右滑动即可激活信号。瞧！

6.2电灯开关

您必须使用开/关开关来控制灯或任何其他电器。

让我们用我们的非接触式界面替换它。

只需向右滑动即可打开灯，向左滑动即可将其关闭。

6.3 风扇控制

您可能已经看到了一个风扇开关和一个控制其速度的旋钮（抱歉！我找不到免版税图片）。让我们使用 Intangible Surface 复制该界面。

向右滑动打开，向左滑动关闭。顺时针转动你的手来增加速度，逆时针转动你的手来降低速度。

6.4 电梯

普通电梯有两个界面，一是召唤（外），二是选层（内）。

电梯召唤界面是这样的。

要使用无形开关呼叫电梯，只需根据您想去的方向向上或向下滑动即可。

电梯内部的楼层选择界面一般比较复杂。你会发现很多这样的按钮。

这些按钮分为 3 个主要类别

1.楼层选择按钮。

2.门控按钮。

3.报警/紧急按钮。

我们可以使用我们的无形表面替换这 3 个功能。

1.使用非触摸界面，我们可以通过顺时针或逆时针旋转手来选择楼层。

如果建筑物的楼层太多，则可以向左或向右滑动以分别将楼层数减少或增加 5 倍。

2.对于门控制，只需向上滑动即可打开门，向下滑动即可关闭。

3.要激活警报，请挥手。

我也使用物联网实现了电梯控制。使用这种方法，人们可以使用智能手机与电梯进行交互。

7. 未来工作

我想对另一个功能进行原型设计，那就是“在移动应用程序中自动检测您周围的无形表面设备”。

• 如果 Intangible Surface 部署在室内，则使用 BLE 的广告功能向周围的用户通知设备的身份。
• 如果 Intangible Surface 部署在户外，则在您的智能手机中使用 GPS 来补充上述方法。

不幸的是，在 Arduino MKR 1010 中，您可以使用 WiFi 或 BLE。我正在使用 WiFi 与 MQTT 服务器通信，因此我需要一个单独的 BLE 无线电，我目前没有。

8. 总结

Intangible Surface 是一种极其通用且具有成本效益的设计，可用于替代许多简单和复杂的基于触摸的界面。这个设备让你接触更少的东西，做更多的事情。使用此替换基于触摸的界面并保护您自己和您周围的人免受COVID19的侵害。

您想更换哪个界面？