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将世博会打造为“未来社会的试验场”，村田用了哪些前沿技术？
村田为大阪・关西世博会上提供的“不可思议的石块‘echorb，’”，具有支持心跳检测、位置检测等功能；在展馆里看不到的地方，村田还部署了更多的前沿技术的应用，例如使用了毫米波雷达传感器和负载传感器的微小振动检测技术，以及使用了LF天线的可靠位置检测技术等等。
旨在将世博会打造为“未来社会的试验场”，村田在2025世博会究竟推出了哪些前沿技术呢？请与我们一起见证开拓未来社会的村田吧！
“3D触力觉技术”
村田制作所作为黄金合作伙伴提供赞助，为宫田裕章设计的电影展馆“Better Co-Being”提供的电子元件技术的装置——“不可思议的石块‘echorb’”，只需通过振动，就能给大脑造成错觉，让人产生被拉扯的感觉。
这是怎么做到的呢？
据了解，这款装置中使用的是鲜为人知“3D触力觉技术”。开发该技术的村田集团企业MIRAISENS的联合创始人香田夏雄先生谈到3D触力觉技术时说道：
MIRAISENS成立于2014年，是产综研的创业公司。成立该公司的想法源于从索尼木原研究所离职后的香田先生遇到了在产综研研究3D触力觉技术的中村则雄博士。这项3D触力觉技术的一大特征是能够重现被拉扯的“力感”、软硬程度的“压感”以及与触碰相关的“触感”。香田先生察觉到这项技术的潜力明显，于是与中村博士共同成立了MIRAISENS。
为什么能重现多种多样的触觉和力觉？关键词是“错觉”。
香田先生解释说：“例如，在‘视觉错觉’中，原本笔直的线看上去是弯曲的。也就是说，错觉就是‘利用大脑的力量，体验不可能的事情’。”MIRAISENS的技术就是‘利用振动在大脑中造成错觉’，通过使用这项技术突破固有的物理限制，创造新的体验。
人们对利用“错觉”产生新的体验并不陌生，例如在赛车游戏中，普通的游戏控制器会发出细微的振动，让用户了解车辆行驶的道路状况。然而，MIRAISENS可以利用振动来重现更大范围的“感官表达”，例如拉力感、阻力感和粗糙度感觉等，从而提供更逼真的体验。
参展观众可以通过展馆内的艺术品和echorb的振动来享受“共鸣体验”
2019年，村田宣布将MIRAISENS纳入集团。当时，MIRAISENS正好也认为仅仅拥有振动算法难以迈出下一步，要切实营造出一种错觉，还需要研发一种名为“致动器”的元件，它可以产生细微的振动。因此，决定与综合电子元件制造商村田合作。
MIRAISENS加入村田，并获得了梦寐以求的致动器，香田先生表示：“我很高兴MIRAISENS没有因为加入村田而被解散。他们还调整了公司的内部机制，让我们能够保持创业公司的速度感。现在，我们既拥有大公司的资本实力，又拥有类似创业公司的速度感。”而这种速度感和技术能力在大阪・关西世博会上的“不可思议的石块‘echorb’”的开发中得到了充分的应用。
不可思议的石块‘echorb’”中蕴含的技术。LF天线和致动器等由村田制造。此外，”石块“上还配备了许多村田的其它电子元件。
开发了一款未有先例的便携式3D触力觉装置通常需要两到三年，”echorb“将3D触力觉技术融入其中，却只用了六个月。而且，此前MIRAISENS一直致力于开发配备3D触力觉技术的装置，装置仅在连接了PC的状态下工作，可以携带工作的装置在当时是不存在的，开发的道路上充满了未知数。负责3D触力觉技术核心元件——产生振动的致动器的MIRAISENS加贺山健司先生回忆说：
最终，MIRAISENS开发出来的是一种能够双向输出的专有致动器，这使我们能够实现一种复杂的错觉，可以被拉向前后、左右，甚至360度的全部方向。它在触力觉所需的准确振动强度和响应速度方面的表现也很出众。因此，这使我们能够实现一种复杂的错觉，可以被拉向前后、左右，甚至360度的全部方向。它在触力觉所需的准确振动强度和响应速度方面的表现也很出众。
但是，仅靠致动器无法让许多参观者产生错觉。为了很大限度地发挥致动器的效果，需要在软件控制技术以及echorb本身的硬件设计方面进行改进。整个开发过程中，团队成员的‘想象力’都令人惊叹。香田先生强调说：“到目前为止，我们一直努力实现制造商要求的规格。然而，当我们考虑未来的社会时，这样的‘规格’并不存在。我们需要积极思考‘未来的社会是什么样子？’，并深入探索一个尚未确定规格的领域。”
不可思议的石块的开发成员：“想象力”助力“echorb”的开发！
毫米波雷达和负载传感器
实际上，“共鸣”体验从参观者进入展馆那一刻就已经开始了。参观者所坐的椅子配备了毫米波雷达传感器和负载传感器，可以感知坐在椅子上的人的心跳。这是因为在“不可思议的石块‘echorb’”中，除了蕴含“3D触力觉技术”之外，村田还在其中嵌入了测量参观者心跳的技术，使用了毫米波雷达传感器和负载传感器；作为检测展馆内“echorb”位置的技术，村田使用了LF天线。
设置在入口处的椅子，它其实可以感知心跳
检测到的与参观者的心跳相关的信息会与参观者手中拿的石块共享，从而提供“在echorb中感受自己的心跳”的体验。
毫米波雷达传感器目前是在汽车碰撞检测等当中使用的元件。雷达的检测精度为数十微米级，可以准确地确定与对象物体之间的距离。而且，用负载传感器可以测量等于或小于一克的微小波动。与一般的体重计中使用的机制相比，它的特长是能够感知微弱得很多的负载变化。
在此次的大阪・关西世博会上，通过将毫米波雷达传感器和负载传感器组合使用，实现了更加准确的心跳检测。这项能够检测以一毫米为单位、等于或小于一克的细微身体变化的传感技术支撑着不可思议的石块的体验价值。
为了设计出所希望的体验，工作人员甚至自己制作椅子，并设计演示体验，比如检测呼吸引起的身体细微振动，并将这些信息以3D波形显示出来。深呼吸会相应产生更大的波形，从而制作出视觉上更加有趣的装置。
团队内部还致力于远远超出电子元件制造商领域的提案活动。一个典型的例子就是考虑怎样的设计才适合这把椅子？多种人群坐在这把椅子上会不会产生耐久性风险等问题？村田团队成员内部一边对这些“通常属于由家具制造专家承担的领域的工作”进行确认一边制作出了这把椅子。
负责人安武回忆道：“我们对每个问题都逐一进行了深入研究，力求找到理想的解决方案，例如，‘应该让客户体验到什么样的价值？’‘能否确保椅子的耐久性，以使客户在整个世博会期间都能放心使用？’等。除了展现了村田‘严守交货期’的态度，我们还成功发挥了不牺牲质量的‘精湛的产品制造能力’。”这样的应对能力获得了高度评价，其他公司的人员也说道：“不仅工作速度快，而且即使在困难的情况下也能提供高质量的成果。”
未来的汽车应用
据了解，目前村田及相关行业正在考虑今后将此次世博会上展示的多种技术应用推广到汽车领域。比如：毫米波雷达传感器，将其用于检测儿童是否被遗忘等应用；作为驾驶员监控用途，将探索负载传感器在驾驶员睡意检测上的应用；通过心率波动检测驾驶员是否已有睡意。
儿童被遗忘在车内了吗？即使试图用摄像头捕捉，如果孩子躲在盲区，摄像头也无法检测到，但如果使用毫米波雷达传感器，你就能立即发现。因为它可以检测心跳，所以它还可以判断车里有人还是只有行李。
此外，我们还考虑对负载传感器也同样在驾驶员监控方面进行用途开拓。项目担当中土井贵英先生充满信心地表示：
LF天线及位置监测
在不可思议的石块echorb中，还使用了可以远程操作汽车车门开关、用于无钥匙进入系统的“LF天线”。使用方法是通过地下埋设的LF天线产生的磁场检测echorb的位置，在磁场范围内准确检测到装置的进出状态。在展馆内部准确掌握echorb的位置，就能够提供在参观者来到特定的艺术品时，手中拿的echorb会与之呼应并发生振动的体验。
使用埋在地下的LF天线检测石块的位置
村田的LF天线基本都是为车辆的无钥匙进入系统提供的元件。在这种情况下，LF天线团队的栃木诚先生回顾道：“团队成员多元化的价值观和视角让我们发现了‘通过LF通信能检测位置’这个新价值，我们的目标就是追求这个新价值。我们希望通过成功进行在大阪・关西世博会安装这项挑战，将其作为今后为解决多种社会问题做贡献的原动力。”
LF天线在展馆内发挥了重要的作用，但人们在展馆中是看不到天线的。这是因为LF天线的接收电路安装在echorb中，而发送天线埋在地下。
负责电气回路设计的黑川崇先生回忆说：“另一方面，埋设工作需要赶展馆的工事作业进度，所以交期非常紧。”2023年5月，LF天线正式决定配备到echorb，此时距离2024年8月的产品交付仅剩“一年多一点”的时间，而该团队虽然从事LF天线电子元件的研发，但将其组合为具有某种功能的“成品”尚属初次尝试，没有一点经验。在“需要自主完成成品开发，且所剩时间无几”的双重压力下，研发团队通过反复试错和多方紧密协作，结果成功解决了全部问题。
据介绍，需要埋设到展馆地下的LF天线总数达到了500个左右，LF天线的发送部分需埋入地下30厘米。为确保通信性能万无一失，天线发射装置需要选择具有防水性能的壳体，研发团队还在村田制作所野洲事业所（滋贺县野洲市）的部分土地上实地开展设备埋设试验等，通过不断进行初次试验来逐步积累经验。
需要指出的是，即使封装在防水外壳中并埋入地下，LF天线仍能稳定地进行位置检测，这一优势非常明显。在世博会上初次进行实证试验，利用其通信稳定的特性，LF天线有望用于娱乐设施。
即使埋设在地下，也能进行稳定的通信
大阪·关西世博会提出了“未来社会的试验场”的概念，村田制作所通过不可思议的石块“echorb”提供了多项迄今为止未能实现的技术和解决方案。
在1970年的日本世博会（大阪世博会）上，作为将来的梦幻技术，展示了“无线电话（手机）”和“电动汽车”。如今，这些产品已经非常普及。
在2025年大阪·关西世博会上，村田在echorb中使用的技术在不远的未来或许也会成为常用技术。
未来会变成什么样子？让我们阅读村田技术文章，共同想象未来的情景吧。
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