Ορισμένα είδη τρισδιάστατα εκτυπωμένων αντικειμένων μπορούν πλέον να «γίνουν αισθητά», χρησιμοποιώντας μια νέα τεχνολογία για την ενσωμάτωση αισθητήρων απευθείας στα υλικά τους. Μια νέα μελέτη διαπίστωσε ότι αυτή η έρευνα μπορεί να οδηγήσει σε νέες διαδραστικές συσκευές, όπως τα έξυπνα έπιπλα.
Αυτή η νέα τεχνολογία χρησιμοποιεί μεταϋλικά - ουσίες που αποτελούνται από ένα πλέγμα επαναλαμβανόμενων μονάδων - για την τρισδιάστατη εκτύπωση αντικειμένων. Όταν ασκείται δύναμη σε ένα εύκαμπτο μεταϋλικό, ορισμένα από τα κύτταρά του μπορεί να τεντωθούν ή να συμπιεστούν. Τα ηλεκτρόδια που ενσωματώνονται σε αυτές τις δομές μπορούν να ανιχνεύσουν το μέγεθος και την κατεύθυνση αυτών των αλλαγών σχήματος, καθώς και την περιστροφή και την επιτάχυνση.
Σε αυτή τη νέα μελέτη, οι ερευνητές κατασκεύασαν αντικείμενα από εύκαμπτο πλαστικό και αγώγιμα νήματα. Αυτά έχουν κελιά πλάτους μόλις 5 mm.
Κάθε κελί έχει δύο αντίθετα τοιχώματα κατασκευασμένα από αγώγιμα νήματα και μη αγώγιμο πλαστικό, και τα αγώγιμα τοιχώματα χρησιμεύουν ως ηλεκτρόδια. Η δύναμη που ασκείται στο αντικείμενο αλλάζει την απόσταση και την περιοχή επικάλυψης μεταξύ των αντίθετων ηλεκτροδίων, παράγοντας ένα ηλεκτρικό σήμα που δείχνει λεπτομέρειες σχετικά με την ασκούμενη δύναμη. Ο συν-συγγραφέας της ερευνητικής έκθεσης δήλωσε ότι με αυτόν τον τρόπο, αυτή η νέα τεχνολογία μπορεί να «ενσωματώσει άψογα και διακριτικά την τεχνολογία ανίχνευσης σε εκτυπωμένα αντικείμενα».
Οι ερευνητές λένε ότι αυτά τα μεταϋλικά μπορούν να βοηθήσουν τους σχεδιαστές να δημιουργήσουν και να προσαρμόσουν γρήγορα ευέλικτες συσκευές εισόδου υπολογιστών. Για παράδειγμα, χρησιμοποίησαν αυτά τα μεταϋλικά για να δημιουργήσουν έναν ελεγκτή μουσικής σχεδιασμένο να ταιριάζει στο σχήμα ενός ανθρώπινου χεριού. Όταν ο χρήστης πιέζει ένα από τα εύκαμπτα κουμπιά, το ηλεκτρικό σήμα που παράγεται βοηθά στον έλεγχο ενός ψηφιακού συνθεσάιζερ.
Οι επιστήμονες κατασκεύασαν επίσης ένα χειριστήριο από μεταϋλικό για να παίζουν Pac-Man. Κατανοώντας πώς οι άνθρωποι ασκούν δύναμη σε αυτό το χειριστήριο, οι σχεδιαστές μπορούν να σχεδιάσουν μοναδικά σχήματα και μεγέθη λαβών για άτομα με περιορισμένη πρόσφυση σε ορισμένες κατευθύνσεις.
Ο συν-συγγραφέας της ερευνητικής έκθεσης δήλωσε: «Μπορούμε να αντιληφθούμε την κίνηση σε οποιοδήποτε τρισδιάστατα εκτυπωμένο αντικείμενο. Από τη μουσική μέχρι τις διεπαφές παιχνιδιών, οι δυνατότητες είναι πραγματικά συναρπαστικές».
Οι ερευνητές έχουν επίσης δημιουργήσει ένα λογισμικό επεξεργασίας 3D, που ονομάζεται MetaSense, για να βοηθήσει τους χρήστες να κατασκευάσουν διαδραστικές συσκευές χρησιμοποιώντας αυτά τα μεταϋλικά. Προσομοιώνει πώς ένα τρισδιάστατα εκτυπωμένο αντικείμενο παραμορφώνεται όταν εφαρμόζονται διαφορετικές δυνάμεις και υπολογίζει ποια κύτταρα αλλάζουν περισσότερο και είναι τα πιο κατάλληλα για χρήση ως ηλεκτρόδια.
Το MetaSense επιτρέπει στους σχεδιαστές να εκτυπώνουν τρισδιάστατα δομές με ενσωματωμένες δυνατότητες ανίχνευσης με μία κίνηση. Αυτό καθιστά την πρωτοτυποποίηση συσκευών εξαιρετικά γρήγορη, όπως τα joystick, τα οποία μπορούν να προσαρμοστούν για άτομα με διαφορετικές ανάγκες προσβασιμότητας.
Η ενσωμάτωση εκατοντάδων ή χιλιάδων μονάδων αισθητήρων σε ένα αντικείμενο μπορεί να βοηθήσει στην επίτευξη υψηλής ανάλυσης, σε πραγματικό χρόνο, ανάλυσης του τρόπου με τον οποίο οι χρήστες αλληλεπιδρούν με αυτό. Για παράδειγμα, μια έξυπνη καρέκλα κατασκευασμένη από αυτό το μεταϋλικό μπορεί να ανιχνεύσει το σώμα του χρήστη και στη συνέχεια να ανάψει ένα φως ή μια τηλεόραση ή να συλλέξει δεδομένα για μεταγενέστερη ανάλυση, όπως η ανίχνευση και η διόρθωση της στάσης του σώματος. Αυτά τα μεταϋλικά μπορούν επίσης να βρουν χρήση σε εφαρμογές που φοριούνται.
Ώρα δημοσίευσης: 27 Σεπτεμβρίου 2021
