3Dプリントされたプラスチック部品を使用してアナログ電子回路を置き換える

出典: OFweek

米国カーネギーメロン大学（CMU）のヒューマンコンピュータインタラクション研究所（HCI）がディズニーリサーチと提携し、「Acoustrument」協力プロジェクトを立ち上げたと報じられている。研究者らは、複雑なアナログ電子回路の代わりに低コストの3Dプリントプラスチック部品を使用し、拡張ポートやその他の興味深い拡張デバイスなど、スマートフォン用の革新的な音響駆動外部アクセサリを多数作成している。

いわゆる「アプリ」玩具、つまりスマートフォンのアプリで動く玩具の市場が急成長している。実際、これは最も急速に成長しているテクノロジー分野の 1 つであり、Market Watch.com は、この市場が 2015 年以降に数十億ドルの売上を生み出すと予測しており、数十億ドル規模の玩具業界とモバイルアプリ業界という 2 つの業界と密接に結びついています。

今日では、最も簡素なスマートフォンドックにも、電子回路と、回路を作動させてドッキングされた電話に制御信号を送信する制御ノブが組み込まれています。しかし、カーネギーメロン大学の博士課程の学生であるギエラド・ラプット氏によると、これらのアクセサリは実際にはよりシンプルで安価な方法で製造でき、同じ機能効果を得るために必ずしも電子回路を装備する必要はないとのことだ。ギエラド・ラプット氏は現在、同大学のヒューマン・コンピュータ・インタラクション研究所で新しいタイプのインターフェースを研究している。

ほとんどのアプリおもちゃと同様に、Laput は、ほとんどのタスクを実行できるスマートフォンのコンピューティング能力と豊富なディスプレイインターフェイスに重点を置いています。彼が実際に作成したユーザーインターフェイス拡張機能は、ノブ、スライダー、その他の線形センサーなどの電子回路を一切使用せずに、デバイスの外観に組み込まれています。 Laput は、スマートフォンのスピーカーをシミュレートされた超音波信号源として使用し、音波と受動的に相互作用する安価なプラスチック構造をユーザーインターフェイスとして使用します。

携帯電話のマイクが変調された超音波を拾い、その変化をユーザー入力として解釈します。現在、研究者らは 16.50 ～ 22.05 kHz の 100 ミリ秒の線形スイープを使用していますが、「Acoustruments: ハンドヘルドデバイス用のパッシブで音響駆動のインタラクティブコントロール」と題された論文では、ハンドヘルドデバイスのサンプリングレートがますます高くなるにつれて、解像度を向上させるにはスイープレートと周波数範囲を大幅に増やす必要があると指摘しています。

「アコースティック楽器」という言葉は、音響と楽器を組み合わせたものです。これは、ミュージシャンが管楽器を演奏して共鳴（共鳴室）を生み出す（プラグまたはフルートの穴を押す）のと同じように、スマートフォンに取り付けて音波を変調できる小さな楽器拡張コンポーネントを指します。

論文では、研究者らが、スピーカーとマイクの経路に沿って配置して音響出力特性を変更できる構造要素をどのように設計したかを説明しています。このプロセスにより、小さなチューブ、変形可能な共鳴室、複数のオーディオパスオプションを提供するノブなど、さまざまな物理的メカニズムが形成され、より実用的には、これらすべてのメカニズムが、ノブ、スライダー、近接センサーと圧力センサー、ロータリーエンコーダー、さらには傾斜センサーなど、さまざまな機能に変換されます。

これにより、安価なプラスチック製の非電子玩具に多くの新しい用途が開かれ、より豊かで実体のあるインタラクティブな機能を提供できるようになります。実験により、この音響機器は 99% の精度を達成でき、少しの練習やトレーニングのみを必要とし、ノイズにも非常に強いことが証明されています。この概念を証明するために、研究者らは、デバイスがテーブルの上にあるか、手にあるのか、または写真を撮るために使用されているかを検知できる柔らかい空気通路を備えたiPhoneケースを作成した。

研究者らはまた、スイッチで作動し、大きなボタンを押すとスヌーズ機能も備えた興味深い目覚まし時計も作った。さらに、別の楽しいアプリケーションとして、研究者らは携帯電話に接続でき、車輪が回り始めるとすぐにレースゲームを運転できるおもちゃの車を開発した。

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