Некоторые виды 3D -печатных объектов теперь могут быть «ощущаются», используя новую технологию для создания датчиков непосредственно в их материалы. Новое исследование показало, что это исследование может привести к новым интерактивным устройствам, таким как умная мебель.
В этой новой технологии используются метаматериалы-подстанки, состоящие из сетки повторяющихся объектов для 3D-печати. Когда сила применяется к гибкому метаматериалу, некоторые из их клеток могут растягиваться или сжать. Электроды, включенные в эти структуры, могут обнаружить величину и направление этих изменений формы, а также вращение и ускорение.
В этом новом исследовании исследователи изготовили объекты из гибких пластиковых и проводящих филаментов. Они имеют клетки шириной 5 мм.
Каждая ячейка имеет две противоположные стены из проводящих нитей и непроводящего пластика, а проводящие стены служат электродами. Сила, приложенная к объекту, изменяет расстояние и площадь перекрытия между противоположными электродами, давая электрический сигнал, который показывает подробности о применяемой силе. Соавтор исследовательского отчета заявил, что таким образом, эта новая технология может «беспрепятственно и ненавязчиво интегрировать технологию зондирования в печатные объекты».
Исследователи говорят, что эти метаматериалы могут помочь дизайнерам быстро создавать и настраивать гибкие компьютерные устройства. Например, они использовали эти метаматериалы, чтобы создать музыкальный контроллер, предназначенный для соответствия форме человеческой руки. Когда пользователь сжимает одну из гибких кнопок, генерируемый электрическим сигналом помогает управлять цифровым синтезатором.
Ученые также сделали метаматериальный джойстик, чтобы сыграть Pac-Man. Понимая, как люди применяют силу на этом джойстике, дизайнеры могут разработать уникальные формы и размеры ручки для людей с ограниченным сцеплением в определенных направлениях.
Соавтор исследовательского отчета сказал: «Мы можем воспринимать движение в любом объекте 3D-печати. От музыки до игровых интерфейсов потенциал действительно захватывающий».
Исследователи также создали программное обеспечение для редактирования 3D, называемое MetAsense, чтобы помочь пользователям создавать интерактивные устройства, используя эти метаматериалы. Он имитирует, как 3D -печатный объект деформируется, когда применяются разные силы, и вычисляет, какие ячейки изменяются наиболее и наиболее подходят для использования в качестве электродов.
MetAsense позволяет дизайнерам 3D-печатных конструкциях со встроенными способностями чувствительности за один раз. Это делает прототипирование устройств очень быстро, например, как джойстики, которые можно настроить для людей с различными потребностями доступности.
Внедрение сотен или тысяч датчиков в объект может помочь в проведении анализа в реальном времени в реальном времени, как пользователи взаимодействуют с ним. Например, умный стул из этого метаматериала может обнаружить тело пользователя, а затем включить свет или телевизор, или собирать данные для последующего анализа, таких как обнаружение и исправление положения тела. Эти метаматериалы также могут найти использование в носимых приложениях.
Время публикации: сентябрь-27-2021
