描述

1. 我要解決什么問題？

按鈕是與數字世界交互的最常見界面。它可以像電燈開關或人行橫道一樣簡單，也可以像電梯或信息亭一樣復雜。這些按鈕可以作為病毒傳播的催化劑。我要解決的問題是通過將其替換為無形、簡單且操作直觀的基于手勢和物聯網的界面來減少基于觸摸的界面（即催化劑）。

2. 我要如何解決？

我的解決方案分為兩部分

方法一：用無形的基于手勢的界面代替有形的按鈕。然后，一個人將使用手勢而不是觸摸與數字世界（燈光、風扇、電梯等）進行交互。

一個人將向右滑動以打開燈/風扇并向左滑動以將其關閉。順時針或逆時針旋轉手來增加或減少風扇的速度或改變燈光的強度。同樣的設備也可以用于一些復雜的接口，比如電梯。根據您要去的方向向上或向下滑動以呼叫電梯。滑動或旋轉您的手來選擇地板。神奇的是，所有這些操作都可以使用單個界面進行。無需單獨的旋鈕來控制風扇速度。無需多個按鈕來選擇樓層號碼。

使用手勢在電梯上選擇 2 位樓層可能是一個多步驟過程，因此，您還可以選擇使用智能手機控制電梯。不僅是電梯，您還可以使用智能手機控制幾乎任何東西。

3.電路圖

我設計的主要元素是

• 手勢傳感器
• Arduino 無線網絡 1010
• 液晶顯示器
• 手機

我用于原型設計的電子模塊是基于 Grove 的。將它們連接起來是兒戲。傳感器和 LCD 都使用 I2C 協議，而我使用的 Arduino 只有一個 I2C 端口，所以我使用 I2C 集線器連接所有三個模塊。請參考下面的示意圖連接模塊。

4. 讓我們組裝它

我使用充電器的產品盒來組裝我的項目。理想情況下，我很想設計和打印一個定制的外殼，但我無法使用 3D 打印機。

我稍微修改了盒子，它在容納電路方面做得非常好。它還隱藏了雜亂的接線，使其看起來干凈。

5. 它是如何工作的？

一個人可以通過兩種方法使用無形表面控制任何設備

• 手勢
• 物聯網（我不想叫它物聯網，請給我一個更好的名字）

5.1 手勢

我使用的手勢傳感器可以檢測 9 種不同的手勢

• 剩下
• 正確的
• 向上
• 下
• 順時針
• 逆時針
• 向前
• 落后
• 海浪

傳感器檢測到手勢并將其發送到 Arduino。Arduino 然后根據我們想要控制的設備將手勢翻譯成特定的含義。此外，使用的手勢數量取決于我們要控制的設備。人行橫道的界面只需要1個手勢，燈光需要2個，而風扇需要4個手勢。

5.2 物聯網（別人的電腦）

在這種方法中，您的智能手機充當遙控器。您手機上的應用程序使用 MQTT 協議通過 WiFi 與無形表面進行通信。當您單擊移動應用程序上的按鈕時，它會向主題發布消息。無形表面通過訂閱該主題來讀取該消息。在處理完消息后，它會向它正在控制的設備發送一個控制信號。

Intangible Surface然后將反饋消息發布到主題，然后由移動應用程序反映。

要了解有關 MQTT 協議的更多信息，請單擊此處。我使用安裝在 RaspberryPi（充當服務器）上的Mosquitto代理來測試這個設計。我還使用CloudMQTT對其進行了測試。您可以使用您選擇的任何 MQTT 代理。

這種方法的明顯好處是多人可以同時控制同一個設備。因此，您和您的朋友可以使用智能手機同時選擇電梯中的不同樓層。

我用來與Intangible Surface對話的智能手機應用程序稱為MQTT Dashboard 。我根據不同的應用在里面設計了各種控制接口。

6. 應用

我開發了一些應用程序界面來展示無形表面的功能。

6.1 人行橫道

您可能已經在人行橫道上看到并使用過一個開關，看起來像這樣

這是一個非常簡單的界面。您按下按鈕并等待一段時間，直到信號變為綠色。一旦信號為綠色，它會告訴您步行。讓我們復制此功能，但這次無需觸摸按鈕。

在新界面中，只需向左或向右滑動即可激活信號。瞧！

6.2電燈開關

您必須使用開/關開關來控制燈或任何其他電器。

讓我們用我們的非接觸式界面替換它。

只需向右滑動即可打開燈，向左滑動即可將其關閉。

6.3 風扇控制

您可能已經看到了一個風扇開關和一個控制其速度的旋鈕（抱歉！我找不到免版稅圖片）。讓我們使用 Intangible Surface 復制該界面。

向右滑動打開，向左滑動關閉。順時針轉動你的手來增加速度，逆時針轉動你的手來降低速度。

6.4 電梯

普通電梯有兩個界面，一是召喚（外），二是選層（內）。

電梯召喚界面是這樣的。

要使用無形開關呼叫電梯，只需根據您想去的方向向上或向下滑動即可。

電梯內部的樓層選擇界面一般比較復雜。你會發現很多這樣的按鈕。

這些按鈕分為 3 個主要類別

1.樓層選擇按鈕。

2.門控按鈕。

3.報警/緊急按鈕。

我們可以使用我們的無形表面替換這 3 個功能。

1.使用非觸摸界面，我們可以通過順時針或逆時針旋轉手來選擇樓層。

如果建筑物的樓層太多，則可以向左或向右滑動以分別將樓層數減少或增加 5 倍。

2.對于門控制，只需向上滑動即可打開門，向下滑動即可關閉。

3.要激活警報，請揮手。

我也使用物聯網實現了電梯控制。使用這種方法，人們可以使用智能手機與電梯進行交互。

7. 未來工作

我想對另一個功能進行原型設計，那就是“在移動應用程序中自動檢測您周圍的無形表面設備”。

• 如果 Intangible Surface 部署在室內，則使用 BLE 的廣告功能向周圍的用戶通知設備的身份。
• 如果 Intangible Surface 部署在戶外，則在您的智能手機中使用 GPS 來補充上述方法。

不幸的是，在 Arduino MKR 1010 中，您可以使用 WiFi 或 BLE。我正在使用 WiFi 與 MQTT 服務器通信，因此我需要一個單獨的 BLE 無線電，我目前沒有。

8. 總結

Intangible Surface 是一種極其通用且具有成本效益的設計，可用于替代許多簡單和復雜的基于觸摸的界面。這個設備讓你接觸更少的東西，做更多的事情。使用此替換基于觸摸的界面并保護您自己和您周圍的人免受COVID19的侵害。

您想更換哪個界面？

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