ABI：AR是技術(shù)的未來

時代周刊和ABI研究機構(gòu)稱AR是技術(shù)的未來，為什么？因為它是數(shù)字化與物理世界相互‘碰撞’的紐帶，而且會改變一些行業(yè)的規(guī)則，涉及制造業(yè)、能源行業(yè)以及醫(yī)療保健等。AR這個概念已經(jīng)存在很多年了，它能夠在真實世界的物體上疊加文字和圖像，這吸引了無數(shù)業(yè)余愛好者以及技術(shù)發(fā)燒友。然而在2016年手機游戲“口袋妖怪（Pokémon Go）”將AR推向了主流，同時向全世界展示了AR設(shè)備如何將自己擴展為未來各行業(yè)工作人員的一種工具。

AR設(shè)備的設(shè)計面臨諸多硬件挑戰(zhàn)，本文展示了AR如何改變像建筑工地、工廠車間等場景的環(huán)境，并且探索在設(shè)計可行AR產(chǎn)品過程中克服挑戰(zhàn)的方法。

通過將數(shù)字信息疊加到物理實體上賦予行業(yè)從業(yè)者和工作場景更多的靈活性，這個想法非常的大膽，并且正在為許多行業(yè)帶來革命性的變化。

舉個例子，AR有可能會重振制造業(yè)，通過將工人與設(shè)備進行連接，使得他們能夠與傳感器數(shù)據(jù)進行交互，這會帶來工作人員操作準則或標準的自動化，并且能夠?qū)崟r查看具體的操作內(nèi)容（圖1）。

圖1：AR能夠?qū)?shù)字信息疊加到實際物理對象上，它能夠變革工業(yè)的工作場所。舉個例子，工廠內(nèi)的工人按照說明一步一步的組裝產(chǎn)品或者工業(yè)設(shè)計者采用AR來一點一點兒的展示比較新舊產(chǎn)品，這樣就不需要在設(shè)計和生產(chǎn)僅供顯示用的且昂貴的設(shè)備原型了。其他例子包括現(xiàn)場人員修復設(shè)備時在玻璃屏幕上提供標記、信息和圖表等，從而可以從遠程工程師那里獲得幫助。技術(shù)員可以使用AR可穿戴設(shè)備來管理泵站操作而無需前往電腦控制臺。AR技術(shù)甚至可以讓新員工或者DIY愛好者使用AR疊加的說明信息來逐步的識別問題并且修復。現(xiàn)代汽車公司在2015年為車主推出了AR手冊，這款APP可以在智能手機和平板電腦上使用，允許車主掃描他們汽車的任何部位，并借助3D覆蓋圖像和指導視頻來進行修復。這只是少數(shù)的幾種方式，為現(xiàn)場員工提供技術(shù)支持同時減輕了中心辦公室專家們的工作壓力。

AR采用的人機接口（HMI）需要將原理圖和音頻疊加到實際物體上，這樣才能完成一些任務(wù)，比如運動跟蹤、模式識別和數(shù)據(jù)可視化等。AR硬件（包括攝像頭、傳感器、顯示器和連接器）正在迅速的自我完善，它采用的人機接口能夠服務(wù)于各種工業(yè)應(yīng)用。

設(shè)計AR接口面臨一些獨特的挑戰(zhàn)，首先APIs和App生態(tài)系統(tǒng)仍然在不斷的發(fā)展，頭戴內(nèi)的有限視野、耳機以及顯示器等在硬件選擇方面也提出了獨特的挑戰(zhàn)。

• 顯示器需要更薄、更輕，這樣才能滿足工業(yè)設(shè)計的要求（圖2）

• 電源傳輸必須高效從而防止數(shù)據(jù)過載設(shè)備故障

• 攝像機、傳感器和顯示器等組件必須能夠做到以近乎零延遲來適應(yīng)超高速的圖形和視頻流

連接器必須緊湊、輕便、反應(yīng)快且可靠。

圖2：AR設(shè)備比如DAQRI公司推出的智能眼鏡需要更薄更輕的組件才能滿足工業(yè)設(shè)計的要求

連接器在AR硬件設(shè)計中尤其的重要，通常它們需要是緊湊、輕薄、反應(yīng)快速的，AR設(shè)計需要連接器的小型化，從而可以取代受限于引腳數(shù)量笨重的互連解決方案。這些連接器應(yīng)該足夠的可靠，確保信號的完整性同時服務(wù)那些高速數(shù)據(jù)鏈接的AR應(yīng)用。

此外AR設(shè)計中的連接器需要滿足不斷增長的數(shù)據(jù)傳輸需求以及增加的端口密度，它們應(yīng)該能夠提供多種協(xié)議支持從而實現(xiàn)多種技術(shù)應(yīng)用。Molex公司推出的Nano-Pitch I/O互連系統(tǒng)擁有增強的數(shù)據(jù)速度和信號完整性，并且外形設(shè)計日益緊湊，此外它還提供了針對高速應(yīng)用而優(yōu)化的靈活管腳分配，同時在一定的線纜長度內(nèi)最大化高速數(shù)據(jù)傳輸通道。這些連接器的尺寸為5mm x 23mm x 9mm，連接器與線纜連接處設(shè)計了12mm的高度，用于直角線纜的引出（圖3），這使得它們足夠適合AR設(shè)備比如頭戴耳機和智能眼鏡等。

圖3：連接器的小型化對于日益復雜的電路封裝和超小型AR設(shè)計至關(guān)重要

高度緊湊的AR設(shè)備還要求連接器提供高速連接信號線最優(yōu)的布局布線，從而實現(xiàn)PCB尺寸的最小化，Molex公司推出的Nano-Pitch I/O連接器從PCB垂直和水平方向的配置上確保了設(shè)計的靈活性。

電源連機器也需要足夠的強大，為視頻子系統(tǒng)（比如立體攝像機）提供電源支持。小尺寸的電源連接器通常面臨在暴露在外面的端子和完全隔離的端子之前的選擇，前者因為暴露在外面容易損壞，后者則會占用太多的空間。

Molex公司推出的Nano-Fit電源連接器解決了這一設(shè)計難題，采用的是完全隔離的端子同時保持封裝管腳間距保持在2.5mm，此外為了在集成有多個相同電路尺寸端子的PCB上實現(xiàn)簡單化的組裝，這些連接器提供多種選擇從而保證正確的匹配以及TPA（端子位置保證）要求，這樣也就消除了端子可能掉落的風險。

研究機構(gòu)ABI預計在2018年企業(yè)級的AR應(yīng)用會迎來一個拐點，AR設(shè)計師們正在迅速的克服硬件上的挑戰(zhàn)，整體技術(shù)的進展可能比很多業(yè)內(nèi)觀察家們認為的要快得多。AR設(shè)備的設(shè)計有很多硬件方面要考慮，尤其是連接器。“口袋妖怪（Pokémon Go）”向世界展示了AR如何吸引我們，現(xiàn)在需要我們?yōu)槠渌袠I(yè)創(chuàng)造AR設(shè)備并將AR的潛力進一步發(fā)展壯大。