Dažus 3D drukātus objektus tagad var “sataustīt”, izmantojot jaunu tehnoloģiju, lai sensorus iebūvētu tieši to materiālos. Jaunā pētījumā atklāts, ka šis pētījums varētu novest pie jaunu interaktīvu ierīču, piemēram, viedmēbeļu, izstrādes.
Šī jaunā tehnoloģija izmanto metamateriālus — vielas, kas sastāv no atkārtotu vienību režģa —, lai drukātu objektus 3D formātā. Kad uz elastīgu metamateriālu tiek pielikts spēks, dažas no tā šūnām var izstiepties vai saspiesties. Šajās struktūrās iestrādātie elektrodi var noteikt šo formas izmaiņu lielumu un virzienu, kā arī rotāciju un paātrinājumu.
Šajā jaunajā pētījumā pētnieki izgatavoja objektus, kas izgatavoti no elastīgas plastmasas un vadošiem pavedieniem. To šūnas ir pat 5 mm platas.
Katrai šūnai ir divas pretējas sienas, kas izgatavotas no vadošiem pavedieniem un nevadošas plastmasas, un vadošās sienas kalpo kā elektrodi. Objektam pieliktais spēks maina attālumu un pārklāšanās laukumu starp pretējiem elektrodiem, radot elektrisko signālu, kas parāda informāciju par pielikto spēku. Pētījuma ziņojuma līdzautors teica, ka šādā veidā šī jaunā tehnoloģija var "vienmērīgi un neuzkrītoši integrēt sensoru tehnoloģiju drukātos objektos".
Pētnieki apgalvo, ka šie metamateriāli var palīdzēt dizaineriem ātri izveidot un pielāgot elastīgas datora ievades ierīces. Piemēram, viņi izmantoja šos metamateriālus, lai izveidotu mūzikas kontrolieri, kas pielāgots cilvēka rokas formai. Kad lietotājs nospiež vienu no elastīgajām pogām, ģenerētais elektriskais signāls palīdz kontrolēt digitālo sintezatoru.
Zinātnieki izgatavoja arī metamateriālu kursorsviru Pac-Man spēlēšanai. Izprotot, kā cilvēki pieliek spēku šai kursorsvirai, dizaineri var izstrādāt unikālas rokturu formas un izmērus cilvēkiem ar ierobežotu satvērienu noteiktos virzienos.
Pētījuma ziņojuma līdzautors teica: “Mēs varam uztvert kustību jebkurā 3D drukātā objektā. Sākot ar mūziku un beidzot ar spēļu saskarnēm, potenciāls ir patiešām aizraujošs.”
Pētnieki ir izveidojuši arī 3D rediģēšanas programmatūru ar nosaukumu MetaSense, lai palīdzētu lietotājiem veidot interaktīvas ierīces, izmantojot šos metamateriālus. Tā simulē, kā 3D drukāts objekts deformējas, pieliekot dažādus spēkus, un aprēķina, kuras šūnas mainās visvairāk un ir vispiemērotākās izmantošanai kā elektrodi.
MetaSense ļauj dizaineriem vienā piegājienā drukāt 3D struktūras ar iebūvētām sensoru iespējām. Tas padara ierīču, piemēram, kursorsviru, prototipu izstrādi ļoti ātru, un tās var pielāgot cilvēkiem ar dažādām pieejamības vajadzībām.
Iebūvējot simtiem vai tūkstošiem sensoru vienību objektā, var panākt augstas izšķirtspējas, reāllaika analīzi par to, kā lietotāji ar to mijiedarbojas. Piemēram, no šī metamateriāla izgatavots viedais krēsls var noteikt lietotāja ķermeni un pēc tam ieslēgt gaismu vai televizoru vai apkopot datus vēlākai analīzei, piemēram, ķermeņa stājas noteikšanai un koriģēšanai. Šie metamateriāli varētu tikt izmantoti arī valkājamās ierīcēs.
Publicēšanas laiks: 2021. gada 27. septembris
