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中國科學(xué)院化學(xué)研究所在印刷非接觸式人機交互界面方面取得新進(jìn)展

2025-02-19 14:15:02來源：中國科學(xué)院化學(xué)研究所 閱讀量：19262 評論

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　　人類獲取的信息70%以上來源于視覺，眼睛作為生物采集的關(guān)鍵感知器官之一，具有極高的研究價值。其中，眼動追蹤傳感器在無干擾、隱蔽監(jiān)測人類視覺行為方面展現(xiàn)出巨大潛力。目前，大多數(shù)眼動追蹤設(shè)備依賴復(fù)雜的傳感系統(tǒng)，圖像處理過程繁瑣且設(shè)備體積較大；而基于隱形眼鏡的侵入式方案雖然具備一定的便攜性，但其測量精度有限，并可能引發(fā)異物引入的不適感。因此，探索一種高成本效益、操作便捷、高精度追蹤眼球信號策略具有重要意義。
 
　　在國家自然科學(xué)基金委、科技部、中國科學(xué)院和北京分子科學(xué)國家研究中心的支持下，綠色印刷實驗室宋延林/蘇萌團(tuán)隊開展了可控印刷多維度、多功能微納傳感器件等方面的研究，取得了系列進(jìn)展(Adv. Mater., 2018, 30, 1703963; Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 14234; Adv. Mater., 2020, 32, 1907280; ACS Nano, 2022, 16, 10; Adv. Intell. Syst., 2023, 5, 2200307; Nat. Commun., 2023, 14, 1204; Adv. Mater. 2024, 36, 2404740)。
 
　　最近，該團(tuán)隊基于仿生礦化策略，在玻璃基底上成功制備了大晶粒鈣鈦礦薄膜，并構(gòu)建了集成鈣鈦礦光電探測器的智能眼鏡系統(tǒng)，實現(xiàn)了基于眼球操控的人機交互展示。該策略通過引入聚丙烯酸鈉界面層，有效鈍化了薄膜缺陷，促進(jìn)高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜生長?；诖酥苽涞拟}鈦礦光電傳感器在500 Lux光照條件下，實現(xiàn)了接近300倍的開關(guān)比，并展現(xiàn)出高達(dá)22.09 A/W的光響應(yīng)性能。他們進(jìn)一步將高性能鈣鈦礦光電傳感器陣列集成為可穿戴智能眼鏡，通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的優(yōu)化，智能眼鏡可以實現(xiàn)眼球運動的高精度識別。在角度分辨率5°測試條件下，識別準(zhǔn)確率高達(dá)99.86%；對于9種不同指令，識別準(zhǔn)確率達(dá)到99.08%。此外，操控者通過控制眼球軌跡操控模型汽車在復(fù)雜場景中的準(zhǔn)確行進(jìn)，展現(xiàn)了突出的人機交互能力。
 
　　相關(guān)研究成果近期發(fā)表在Advanced Materials (Adv. Mater. 2025, 2412329. DOI: 10.1002/adma.202412329)，第一作者是碩士生胡峪銘，通訊作者是宋延林研究員和蘇萌研究員。
 
鈣鈦礦基智能眼鏡實現(xiàn)非接觸式人機交互 
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