MIT工程師3D打印出直接嵌入傳感器的產品原型

如果將傳感功能直接整合到物體的材料中,能夠應用於輔助技術和“智能”傢具。近日,麻省理工學院的研究人員已經開發出一種新方法[PDF],可以 3D 打印出檢測物體受力情況的機制。這些結構是由一塊材料製成的,因此它們可以快速製作成原型。設計師可以用這種方法一次性 3D 打印出各種“交互式輸入設備”,如操縱桿、開關或手持式控制器。

為了實現這一目標,研究人員將電極集成到由超材料製成的結構中,超材料是被劃分為重複單元網格的材料。他們還創建了編輯軟件,幫助用戶構建這些互動設備。

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械功能。例如我們用它製造出一個超級門把手,如果在旋轉門把手的時候想要知道旋轉了多少度嗎?如果你有特殊的傳感要求,我們的工作使你能夠定製一個機制來滿足你的需求”。

MIT工程師3D打印出直接嵌入傳感器的產品原型

Gong 曾是麻省理工學院的訪問博士生,現在是蘋果公司的研究科學家。Gong 與其他主要作者 Olivia Seow(麻省理工學院電子工程和計算機科學系的研究生)和 Cedric Honnet(麻省理工學院媒體實驗室的研究助理)一起撰寫了該論文。

其他共同作者是麻省理工學院的研究生 Jack Forman 和資深作者 Stefanie Mueller,她是 EECS 的副教授和計算機科學和人工智能實驗室(CSAIL)的成員。這項研究將在下個月的計算機協會用戶界面軟件和技術研討會上發表。

Mueller 表示:“我認為該項目最令人興奮的是將傳感直接整合到物體的材料結構中的能力。這將實現新的智能環境,在這種環境中,我們的物體可以感知與它們的每一次互動。例如,當用戶坐在上面時,由我們的智能材料製成的椅子或沙發可以檢測到用戶的身體,並利用它來查詢特定的功能(如打開燈或電視)或收集數據供以後分析(如檢測和糾正身體姿勢)”。

由於超材料是由單元格組成的,當用戶對超材料物體施加力時,一些靈活的內部單元格會伸展或壓縮。研究人員通過創造“導電剪切單元”來利用這一點,這些靈活的單元有兩個由導電絲製成的對立壁和兩個由非導電絲製成的壁。導電壁作為電極發揮作用。

為了證明這一點,研究人員創造了一個超材料操縱桿,在每個方向(上、下、左、右)的手柄底部周圍嵌入了四個導電剪切單元。當用戶移動操縱桿手柄時,相對的導電壁之間的距離和面積會發生變化,因此可以感覺到每個應用力的方向和大小。在這種情況下,這些數值被轉換為”PAC-MAN”遊戲的輸入。

MIT工程師3D打印出直接嵌入傳感器的產品原型

研究人員還創造了一個音樂控制器,旨在符合用戶的手。當用戶按下其中一個靈活的按鈕時,結構內的導電剪切細胞被壓縮,感應到的輸入被發送到一個數字合成器。

MIT工程師3D打印出直接嵌入傳感器的產品原型