激光世界是一个很神奇的世界,专家们总是会造成一些让人惊讶万分的产品,而就在近日,苏格兰的邓迪大学光操作物理学领域专家David McGloin和其伙伴研制成用Kinect控制的激光镊子,即使用高度聚焦的激光束来捕获、移动甚至旋转小颗粒如细胞。这种用Kinect控制叫做Holohands的装置让你可以通过手和手臂来拿起并移动微米级的颗粒。 Kinect最初是由微软开发出来的,主要是一种运动感应装置,使人们能够仅仅通过身体动作来控制Xbox视频游戏。它由捕捉玩家影像的网络摄像头、测量人与摄像头之间距离的红外激光器,以及在三维空间解读数据来跟踪人或物体的专门微芯片组成。 微软推出Kinect的初衷是改变人们的交互方式和玩视频游戏的方法。但是,许多用户立即意识到该设备具有更广泛的应用,并开始为自己的项目而破解它。不久,微软发布了软件开发工具包,允许任何人在Xbox和Windows上开发Kinect应用程序。 所谓的激光镊子有很多应用,如测量分子马达所产生的力和从癌细胞中分离出健康细胞。这项始于20世纪70和80年代的技术已在许多实验室司空见惯。 然而,重要的问题是如何控制激光镊子。对此物理学家们尝试了各种方式,如电脑鼠标,手指跟踪垫,甚至iPad控制。 McGloin及其合作者试用了不同方法。他们使用Windows 7和Kinect来完全控制整个小颗粒。这个界面允许用户通过手、手臂和躯体运动来'捡起'和'推动'他们在电脑屏幕上看到的粒子。
系统向用户显示镊子操作区域的视图。手的波动创造一个捕获区域,抓住颗粒。然后这个粒子可以拿起并随着手臂运动进一步移动。 研究人员是这样实验的:使用其他标准的红外激光全息系统--他们称之为HoloHands--将硅微球体仅移动几微米。 当然,HoloHands也有一定的局限性。任何已经使用Kinect的人都知道该设备绝不是完美的,各种不同的延迟和肢体运动误差时常发生。一个苏格兰团队就出现了类似的问题。 该团队已经制作了一个显示系统运行但伴随着各种微小延迟的视频。 McGloin和他的团队还报告说,长时间操作粒子是件很累人的事。而且Kinect系统没有定量测量的方法。"这使得在精密工作中使用它具有挑战性,"他们说。 不过,他们指出,HoloHands是一个有用的辅助教学工具并且可以向新一代学生显示光学镊子的潜力。用这样一个系统进行简单的激光镊子游戏并不是天方夜谭--例如,用硅微球体玩Pong游戏。 只需再多一点点发展,它就可以让学生直观地了解这一层面的的物理以及它与宏观世界的不同性。例如,用'Micro-Pong'玩悬浮在水中的硅微球与用相同的网球玩同样的游戏是不一样的。 通过这种装置用来搭建设备也是可能的。不难想象一种像乐高积木一样的设备,学生可以使用HoloHands来制作微型设备和机器。 这一切听起来很有趣。HoloHands不会改变科学的性质和大家对光学操纵的理解,但它很可能成为一个有用的教学设备,甚至可能是一个方便的工程工具。它也被设置得非常好玩。 你是不是很期待见到这款好玩又方便的设备呢,也许在不久的将来,它将成为我们日常工具之一,毕竟科技让一切都成为可能。 |