Claire Swedberg
A empresa global de circuitos eletrônicos STMicroelectronics lançou um novo recurso para seu sensor de tempo de voo (ToF) que detecta gestos no ar, como um aceno, um furto ou um toque, permitindo que os usuários operem dispositivos sem tocá-los. A solução de reconhecimento STGesture ToF funciona com o sensor VL53L5CX da STMicroelectronics, e vários fabricantes de aparelhos, jogos e equipamentos estão testando ou implantando a tecnologia. Segundo a empresa, a solução de reconhecimento de gestos oferece uma alternativa às soluções projetadas para reconhecer indivíduos e o que eles querem que seja feito.
Mais comumente, as telas sensíveis ao toque são usadas para tudo, desde acesso por telefone ou operação de laptop até visualização de conteúdo em telas em lojas ou estações de transporte público. As tecnologias Near Field Communication (NFC), ultrahigh-frequency (UHF), Bluetooth Low Energy (BLE) e ultra-wideband (UWB) capturam dados sobre a identidade de uma pessoa ou coisa, juntamente com dados de localização, e respondem de acordo com a presença . O reconhecimento facial e o reconhecimento de voz são outras opções, embora a STMicroelectronics observe que, embora possam ser complexas.
Telas sensíveis ao toque em locais públicos representam o desafio de exigir um toque físico, o que a STMicroelectronics diz que pode representar riscos de infecções. As tecnologias RFID requerem um dispositivo que se comunique com um sensor, criando assim uma despesa adicional. Ao longo dos últimos três anos, os engenheiros da empresa desenvolveram uma solução usando seus sensores ópticos ToF existentes que poderiam identificar onde uma pessoa ou objeto estava localizado, enquanto adicionavam reconhecimento de gestos. O VL53L5CX, lançado em 2021, é um sensor de várias zonas com a tecnologia FlightSense habilitada para ToF da empresa.
O tempo de voo fornece uma alternativa aos sensores infravermelhos (IR) tradicionais, detectando a presença de um objeto ou pessoa e calculando a distância do sensor. Com o ToF, um sensor geralmente transmite fótons ópticos periodicamente. Quando atingem um alvo, os fótons naquele ponto específico são devolvidos. O sensor recebe essa resposta e pode calcular a hora em que a energia da luz foi retornada e, portanto, a que distância ela está. Com o STGesture, o mesmo sensor também pode detectar movimentos da mão e converter essa informação em um comando de computador, de acordo com Thomas Viart, engenheiro de marketing da STMicroelectronics.
O sensor é uma matriz de 8 zonas por 8 zonas. Cada zona ou pixel (há 64 no total) fornece seu próprio valor de distância para que o sistema possa entender a localização em que uma determinada pessoa ou objeto está localizado à sua frente. O software do sensor pode observar o movimento do objeto ou da pessoa, como uma mão se movendo de um pixel para outro, em todas as zonas. Um gesto pode ser detectado a uma distância de até 50 centímetros (19,7 polegadas).
O sensor é de custo relativamente baixo, relata Viart, e aproveita algoritmos que fornecem esses dados de localização. Com as respostas ToF, o dispositivo pode rastrear o movimento de uma mão em velocidade lenta ou rápida, com base em uma variedade de movimentos, incluindo da esquerda para a direita ou de cima para baixo, bem como mais longe ou mais perto do sensor. Os usuários podem, assim, realizar gestos específicos que tenham significado para um dispositivo. Considere um deslize típico da esquerda para a direita ou toques duplos com a mão aberta, sem nunca tocar no sensor ou dispositivo.
Em um aplicativo do mundo real, isso pode significar controlar as configurações de temperatura de um escritório, por exemplo. O termostato, equipado com o recurso de reconhecimento de gestos, pode ser ativado por meio de um gesto da mão e, em seguida, aumentar ou diminuir a temperatura com base no movimento específico da mão. Se um indivíduo simplesmente passasse pelo sensor, o algoritmo desconsideraria esse evento.
Outro caso de uso poderia envolver a exibição de conteúdo, como um mapa, em uma tela em um local público. Os usuários podem segurar a mão acima ou na frente da tela para ativá-la e, em seguida, mover a mão de acordo com as instruções para virar uma página, selecionar uma guia ou ampliar ou diminuir páginas, sem usar uma tela sensível ao toque. Eles também podem navegar por mapas, fotos ou vídeos para obter informações sem aumentar o risco de transmissão ou exposição a uma infecção.
O sistema pode ser empregado em espaços industriais, médicos e automotivos, observa a empresa, nos quais o manuseio de máquinas ou telas pode ser inseguro ou insalubre. Em alguns casos, partes móveis, temperaturas frias ou a presença de graxa ou sujeira tornam irreal o toque nas telas dos trabalhadores. O software de reconhecimento de gestos pode alterar o modo de operação do maquinário, ligar ou desligar o equipamento ou ajustar as configurações.
Em uma cozinha, a solução pode ser implantada em fornos, fogões ou outros eletrodomésticos. Os indivíduos podem usar a tecnologia em suas casas acenando ou gesticulando instruções para o forno sem ter que tocar nos controles com as mãos sujas. “Também vimos uma grande demanda da indústria do entretenimento”, afirma Viart, “onde controlar seus brinquedos robóticos ou fazê-los imitar seus gestos se tornou outro caso de uso comum”.
Além disso, o sistema pode habilitar opções de jogo, permitindo que os usuários entendam de forma confiável os movimentos sem exigir que os jogadores segurem os controladores. Para confirmar a presença de um indivíduo, a solução normalmente transmitia dados ToF periodicamente, como a cada segundo, e se detectasse um obstáculo à sua frente por vários segundos, ativava a tela e começava a detectar movimentos de gestos.
Para telas utilizadas em locais públicos, a solução oferece um benefício que vem sendo mais procurado desde o início da pandemia do COVID-19. Por exemplo, poderia permitir uma máquina de refrigerante sem toque, com os clientes colocando um copo perto de um sensor na máquina para ativar um derramamento. Este sensor pode detectar a forma e a posição do copo, com base nos dados ToF pixelados. O sensor de reconhecimento de gestos embutido na máquina permitiria que os usuários selecionassem uma bebida e solicitassem o despejo sem tocá-la.
O sistema tem algumas limitações, observa Viart. Não requer luz, embora ele observe que a luz do dia ambiente pode afetar a funcionalidade de reconhecimento. Ele não identifica um indivíduo específico da maneira que o RFID poderia, diz ele, mas esse recurso oferece um benefício de privacidade. Vários casos de uso foram identificados desde que a tecnologia foi anunciada, relata Viart, acrescentando: “Ainda não sabemos exatamente quais tipos de empresas podemos direcionar melhor, porque é muito novo. Até hoje, era muito difícil alcançar [gesto detecção] com alta precisão.”
De acordo com Viart, a solução opera com menos energia do que os sistemas ópticos, pois pode ficar inativa ao detectar ninguém em sua vizinhança. “Sempre me surpreendo ao ver uma tela pública que está sempre ligada”, diz ele, “consumindo muita energia”, com ou sem público. Quando o sistema STGesture está em uso, Viart diz: “É muito preciso e muito robusto, com cerca de 95% de fator de precisão”. As máquinas que usam o sistema normalmente incluem um ponto de contato ou botão para quem precisa, mas pode ser uma opção complementar.