LITHO设备:交互控制器

LITHO成立于2018年,其使命是改变人类与技术的关系,目标是让科技不再是现实世界的障碍,而是让人们加强和融入周围环境的工具,随着智能锁、灯光、语音助手和增强现实(AR)等数字连接设备在我们的日常生活中越来越普遍,创建与空间计算交互的直观方式至关重要。因此,LITHO开始设计一种可行的输入设备,使人们能够在现实世界中以相对较低的成本在不同的平台上与数字事物进行交互。


在评估了AR与数字设备交互的不同方式之后,包括手跟踪、眼睛跟踪和手持控制器,我们为Litho的外形设计了一个早期的环形原型。早期的用户测试表明,如果选择环设计,则有必要制造大范围的尺寸。随后,在工业设计公司的质询帮助下,我们深入研究了其他形式的因素,从而得出了Litho的独特设计。该设备是一个光滑而不引人注目的控制器,设计为舒适地坐在佩戴者的食指和中指之间。它的底部有一个触控板,一个运动传感器阵列,并提供触觉反馈。领先的技术是在一个精密加工锌合金底盘。简单地说,Litho的跟踪软件可以识别控制器通过蓝牙连接的设备所指向的位置,Litho的核心交互框架的基础是指向一个对象与之交互的概念。

Litho得控制器可以通过蓝牙连接到用户的智能手机或智能眼镜,Litho公司的新型跟踪软件能够准确估计控制器在空中的位置,从而识别用户所指的位置。这种上下文感知的指向信息打开了无限的可能性:画画,打开和关闭你的灯,用你的手的动作操纵音乐,与手势互动。与手持控制器不同,Litho用户可以在佩戴设备的同时执行日常任务,如打字、喝咖啡、开车。Litho在待机状态下的电池使用时间为2000小时以上,而在活动状态下则为8小时以上。


Litho iOS演示应用程序试图用漂浮的气球、可粉碎的玻璃盒和重力行星来捕捉这一奇迹,增强现实很有用,但也很神奇。我们对普适空间计算的未来有了一个远大的愿景,我们希望通过给开发者用户提供预设的交互和用户界面预设,帮助他们为未来设计原型。因此,Litho与Unity SDK捆绑在一起,它为用户提供了一个完整的工具包,可以在许多不同的平台上创建交互式增强现实体验。控制器和SDK包于2019年9月推出,售价199美元。从那时起,我们已经发布了数百个开发工具包,并与一些有远见的组织合作。现在,LITHO正在专注于发布一款内容创建应用程序,以授权非技术用户创建自己神奇的AR体验。


试用微软的hololensv1是设计与空间计算交互的输入设备的主要动力。Hololens抓住了空间计算的神奇潜力,但它缺乏一种合适的交互方式。用户必须学会一些难以理解和不自然的手势来进行交互,而且这些手势在执行时往往无法识别。此外,为了让设备识别手势,用户必须在互动过程中举起手来看着耳机。我们看到,AR创造者和用户所面临的困难是缺乏一个在3D空间中创建和交互的可行输入设备。移动AR创建者使用2D屏幕在3D空间中进行设计——交互效果不佳,阻碍了AR内容的查看。最终用户还面临着这样的交互挑战:要在Wizards Unite中在3D空间中施展咒语,用户需要在智能手机屏幕上绘制一个曲线图。这些障碍导致不精确、效率低下和缺乏创造性的控制。我们发现了一个机会,创造一个低成本,但精确和通用的可穿戴输入设备的移动和耳机AR。

首先,我们试验了现有的最先进的产品,用于在日常场景中与AR交互。在这个过程中,我们发现这些替代品在实际使用中有局限性。例如,眼球跟踪对于表达兴趣非常有用,但是通过保持凝视进行选择是很不舒服的;语音适合于选择分类数据,但不适合滚动或缩放对象或体积;手持控制器在日常使用和企业使用案例中受到限制,因为它们需要一只手来控制控制器。腕式肌电控制器面临一些尚未解决的信号处理挑战。空间计算的前景是上下文和日常计算:在公共汽车上,在办公室,在厨房,在工厂。我们意识到,这使得Litho允许终端用户在佩戴设备的同时用手执行其他任务变得至关重要。石头必须是低调的和可穿戴的。LITHO的第一次迭代是一个环形原型,在侧面有一个触控板,用于敲击和滚动。我们很快在用户测试中意识到,这种环的形状使得有必要生产各种尺寸的戒指。研究小组试验了一种乳胶环,以减少对多种尺寸的需求,但它很快就松了。除非我们认为最接近2毫米的材料不适合使用。此外,Litho还需要生产两种以上的尺寸:对于一家小型硬件初创企业来说,这是一个艰难的战略。


我们继续调查了诸如迈锡斯特罗的戒指这样的弹性形状因素,但是由于担心舒适性以及材料与珠宝不同的感觉,导致这些材料被打折。事实证明,在不影响性能和功能的情况下,很难将必要的电子元件(包括电池)安装到环中。在一些不起眼的人之后,我们深入调查了另一种手指磨损的形状因素——除了设计咨询公司的地图——让我们找到了立德独特的、开放的、螺旋状的形状。该装置位于食指和中指之间,边缘是开放的,因此大大减少了对各种尺寸的需求。触控板位于设备的下方,佩戴者的拇指可以轻松接触到触控板进行交互。为了获得外形所需的结构刚度,我们意识到我们必须为立德的底盘选择一种金属。早期的塑料原型太脆弱了。在进行了一系列3D打印原型后,我们加工了一套钢和铝合金。我们喜欢金属磨损时的温度和重量,当你穿上金属时,它感觉很好,因为它很冷,然后它会加热到你的身体。


我们最终选择了锌压铸底盘,而不是铝,因为它比铝密度更大,使产品感觉更坚固。它的每单位生产成本也远低于铝,而铝在制造一个相对低成本的装置中很重要。我们还简要地探讨了用于Litho的陶瓷,它可以使Litho无线充电(金属可以阻止这种情况),也可以使射频设计更容易。然而,我们意识到,由于制造限制,我们无法获得我们设计的壁厚。对于触控板,我们选择使用后喷玻璃,因为这比我们早期的激光切割亚克力原型感觉更高级。抗划伤性也是佩戴在人的手上的设备所必须具备的素质。一旦确定了形状,我们做了一些模型来测试适合性和手感,包括一个化妆品模型和各种3D打印模型。最终的尺寸是在临时草图之后决定的,草图显示它应该是可行的。 


指向一个对象要与之简单交互是Litho概念中的关键。为了识别用户所指的位置,我们选择使用MEMS传感器与连接设备的SLAM数据相结合。通过传感器融合处理岩性数据,输出控制器相对于连接设备的位置近似值。与许多替代输入设备不同,Litho不需要来自信标的外部跟踪,也不需要用户将手放在摄像机的视野内。这允许在更多的场景中使用。将必要的电子设备与最终的外形尺寸结合起来是一个反复的过程。最终的形状有两个主要的迭代:我们从一个概念证明开始,一边是一个薄的、灵活的PCB,另一边是连接到主PCB的其他组件。这些早期的,稍微大一点的原型证明了功能可以用选定的组件来实现,这使得软件开发可以继续前进。 

接下来,我们经历了稍后的原型设计早期DfM阶段。装配对于早期的原型来说是很漫长的,有些因为接触面没有反应而失败。我们知道将尽可能多的组件放在一块刚性板上可以使组装更容易,可靠性更高,同时也为我们提供了更大的电池空间。不幸的是,这也使得PCB布局更具挑战性。这是因为需要一个蓝牙连接天线而变得复杂。我们也有高度和厚度的限制,因为1mm的玻璃表面,和1mm的PCB厚度由我们使用的天线设置。经过两周的印刷电路板(PCB)和机械CAD布局(mechanical CAD layout),再加上复杂的电路板需求,我们又经历了两周的痛苦等待,我们得到了一套PCB板、模板、电子元件、底盘部件、指尖和玻璃。这在技术上是可行的,我们继续进行设计。在2018年圣诞节前夕,我们手工放置了一套20块板,并进行了最终组装。所有的东西都能工作,而且每台设备的组装时间也大大降低了。这个新的迭代没有以前的原型所具有的任何不可靠性问题。从那时起,我们开始与制造商合作,准备生产。


在固件开发的同时,我们的软件主管刘易斯·琼斯还开发了一个交互预置和UI菜单预置的工具箱,使AR内容创造者能够实现他们对空间计算未来的愿景。Litho的软件开发包是为Unity制作的,这是XR creators广泛使用的实时3D游戏引擎。SDK为开发者提供了创建AR应用所需的一切。我们还为非开发者用户创建了一个LITHO iOS应用程序,它提炼出了当代VFX渲染和早期科幻想象中增强现实的趣味性和魔力。在应用程序中,用户可以产生气球,使物体漂浮,行星有重力和易碎的透明玻璃盒。从一开始,制作石像交叉平台对我们很重要。Unity SDK让开发者可以同时为Android和iOS开发,一次点击就可以让更多的人通过智能手机获得AR体验,而不是昂贵的HMD。Litho的电池寿命允许至少8小时的积极使用和2000小时的待机,Litho总是开着的,这是一个决定,以适应间歇性或长期的日常使用。


随着生产硬件的最终确定,我们在2019年初进行了新闻发布会。LITHO在网上被科技新闻机构广泛报道,我们收到了600份Beta项目的申请。techcrunch称Litho为“一种创新的手指戴式设备,可以控制各种空间交互”,而Verge称这种设备为“科幻珠宝……一种精确、灵活的移动AR接口,不会挡住你的视线”。2019年夏天,我们开始生产2000台LITHO设备。我们于2019年9月以199美元的价格在网上推出了这款产品,并在最初几个月内售出了数百台设备。我们还建立了一个支持、反馈和软件创意的在线社区,目前已有300多个用户。到目前为止,LITHO的开发人员已经在画框、制造、艺术和设计太空飞行器方面进行了应用。我们现在正在为非AR用户创建一个原创应用程序。


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