Деякі види 3D-друкованих об’єктів тепер можна «помацати», використовуючи нову технологію для вбудовування датчиків безпосередньо в їхні матеріали.Нове дослідження показало, що це дослідження може призвести до нових інтерактивних пристроїв, таких як розумні меблі.
Ця нова технологія використовує метаматеріали — речовини, що складаються з сітки повторюваних одиниць — для об’єктів 3D-друку.Коли до гнучкого метаматеріалу прикладається сила, деякі його клітини можуть розтягуватися або стискатися.Електроди, вбудовані в ці структури, можуть визначати величину та напрям цих змін форми, а також обертання та прискорення.
У цьому новому дослідженні дослідники виготовили об’єкти з гнучкого пластику та провідних ниток.Вони мають клітини розміром до 5 мм.
Кожна комірка має дві протилежні стінки, виготовлені з провідних ниток і непровідного пластику, і провідні стінки служать електродами.Сила, прикладена до об’єкта, змінює відстань і площу перекриття між протилежними електродами, виробляючи електричний сигнал, який показує деталі прикладеної сили.Співавтор звіту про дослідження сказав, що таким чином ця нова технологія може «плавно і непомітно інтегрувати сенсорні технології в друковані об’єкти».
Дослідники кажуть, що ці метаматеріали можуть допомогти дизайнерам швидко створювати та налаштовувати гнучкі комп’ютерні пристрої введення.Наприклад, вони використали ці метаматеріали для створення музичного контролера, розробленого відповідно до форми людської руки.Коли користувач натискає одну з програмованих кнопок, генерований електричний сигнал допомагає керувати цифровим синтезатором.
Вчені також зробили метаматеріальний джойстик для гри в Pac-Man.Розуміючи, як люди застосовують силу до цього джойстика, дизайнери можуть створити унікальні форми та розміри рукоятки для людей з обмеженим зчепленням у певних напрямках.
Співавтор звіту про дослідження сказав: «Ми можемо сприймати рух у будь-якому надрукованому на 3D об’єкті.Від музики до ігрових інтерфейсів потенціал справді захоплюючий».
Дослідники також створили програмне забезпечення для редагування 3D під назвою MetaSense, щоб допомогти користувачам створювати інтерактивні пристрої з використанням цих метаматеріалів.Він моделює, як 3D-друкований об’єкт деформується під час застосування різних сил, і обчислює, які клітини змінюються найбільше та найбільш підходять для використання як електроди.
MetaSense дозволяє дизайнерам одним рухом друкувати 3D-структури з вбудованими сенсорними можливостями.Це робить надшвидким створення прототипів пристроїв, таких як джойстики, які можна налаштувати для людей з різними потребами в доступності.
Вбудовування сотень або тисяч датчиків в об’єкт може допомогти досягти високої роздільної здатності в режимі реального часу, аналізуючи те, як користувачі з ним взаємодіють.Наприклад, розумне крісло, виготовлене з цього метаматеріалу, може виявляти тіло користувача, а потім увімкнути світло чи телевізор або збирати дані для подальшого аналізу, наприклад виявлення та виправлення пози тіла.Ці метаматеріали можуть також знайти застосування в носимих додатках.
Час публікації: 27 вересня 2021 р