MIT工程師3D打印出直接嵌入傳感器的產(chǎn)品原型

來(lái)源：cnBeta.COM

如果將傳感功能直接整合到物體的材料中，能夠應(yīng)用于輔助技術(shù)和“智能”家具。近日，麻省理工學(xué)院的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種新方法[PDF]，可以 3D 打印出檢測(cè)物體受力情況的機(jī)制。這些結(jié)構(gòu)是由一塊材料制成的，因此它們可以快速制作成原型。設(shè)計(jì)師可以用這種方法一次性 3D 打印出各種“交互式輸入設(shè)備”，如操縱桿、開關(guān)或手持式控制器。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，研究人員將電極集成到由超材料制成的結(jié)構(gòu)中，超材料是被劃分為重復(fù)單元網(wǎng)格的材料。他們還創(chuàng)建了編輯軟件，幫助用戶構(gòu)建這些互動(dòng)設(shè)備。
該論文的第一作者龔俊（Jun Gong，音譯）表示：“超材料可以支持不同的機(jī)械功能。例如我們用它制造出一個(gè)超級(jí)門把手，如果在旋轉(zhuǎn)門把手的時(shí)候想要知道旋轉(zhuǎn)了多少度嗎？如果你有特殊的傳感要求，我們的工作使你能夠定制一個(gè)機(jī)制來(lái)滿足你的需求”。

Gong 曾是麻省理工學(xué)院的訪問(wèn)博士生，現(xiàn)在是蘋果公司的研究科學(xué)家。Gong 與其他主要作者 Olivia Seow（麻省理工學(xué)院電子工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)系的研究生）和 Cedric Honnet（麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室的研究助理）一起撰寫了該論文。

其他共同作者是麻省理工學(xué)院的研究生 Jack Forman 和資深作者 Stefanie Mueller，她是 EECS 的副教授和計(jì)算機(jī)科學(xué)和人工智能實(shí)驗(yàn)室（CSAIL）的成員。這項(xiàng)研究將在下個(gè)月的計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)用戶界面軟件和技術(shù)研討會(huì)上發(fā)表。

Mueller 表示：“我認(rèn)為該項(xiàng)目最令人興奮的是將傳感直接整合到物體的材料結(jié)構(gòu)中的能力。這將實(shí)現(xiàn)新的智能環(huán)境，在這種環(huán)境中，我們的物體可以感知與它們的每一次互動(dòng)。例如，當(dāng)用戶坐在上面時(shí)，由我們的智能材料制成的椅子或沙發(fā)可以檢測(cè)到用戶的身體，并利用它來(lái)查詢特定的功能（如打開燈或電視）或收集數(shù)據(jù)供以后分析（如檢測(cè)和糾正身體姿勢(shì)）”。

由于超材料是由單元格組成的，當(dāng)用戶對(duì)超材料物體施加力時(shí)，一些靈活的內(nèi)部單元格會(huì)伸展或壓縮。研究人員通過(guò)創(chuàng)造“導(dǎo)電剪切單元”來(lái)利用這一點(diǎn)，這些靈活的單元有兩個(gè)由導(dǎo)電絲制成的對(duì)立壁和兩個(gè)由非導(dǎo)電絲制成的壁。導(dǎo)電壁作為電極發(fā)揮作用。

為了證明這一點(diǎn)，研究人員創(chuàng)造了一個(gè)超材料操縱桿，在每個(gè)方向（上、下、左、右）的手柄底部周圍嵌入了四個(gè)導(dǎo)電剪切單元。當(dāng)用戶移動(dòng)操縱桿手柄時(shí)，相對(duì)的導(dǎo)電壁之間的距離和面積會(huì)發(fā)生變化，因此可以感覺(jué)到每個(gè)應(yīng)用力的方向和大小。在這種情況下，這些數(shù)值被轉(zhuǎn)換為"PAC-MAN"游戲的輸入。

研究人員還創(chuàng)造了一個(gè)音樂(lè)控制器，旨在符合用戶的手。當(dāng)用戶按下其中一個(gè)靈活的按鈕時(shí)，結(jié)構(gòu)內(nèi)的導(dǎo)電剪切細(xì)胞被壓縮，感應(yīng)到的輸入被發(fā)送到一個(gè)數(shù)字合成器。