MITのエンジニアがセンサーを直接埋め込んだ3Dプリント製品プロトタイプを開発

MITのエンジニアがセンサーを直接埋め込んだ3Dプリント製品プロトタイプを開発
出典: cnBeta.COM

センシング機能が物体の素材に直接組み込まれれば、支援技術や「スマート」家具への応用が期待できます。現在、MITの研究者らは、物体に作用する力を検出できる3Dプリント機構の新しい方法[PDF]を開発しました。構造物は単一の材料から作られているため、迅速にプロトタイプを作成できます。デザイナーはこの方法を使用して、ジョイスティック、スイッチ、ハンドヘルド コントローラーなどのさまざまな「インタラクティブ入力デバイス」を一度に 3D プリントできます。

これを実現するために、研究者らは、繰り返し単位のグリッドに分割された材料であるメタマテリアルで作られた構造に電極を統合しました。また、ユーザーがこれらのインタラクティブなデバイスを構築できるように、編集ソフトウェアも作成しました。
「メタマテリアルはさまざまな機械的機能をサポートできます。たとえば、私たちはこれを使ってスーパードアハンドルを作ります。ドアハンドルを何度回したかを知りたい場合はどうしますか?特別な感知要件がある場合、私たちの研究により、ニーズに合わせてメカニズムをカスタマイズできます」と、論文の筆頭著者であるゴン・ジュン氏は述べた。

ゴング氏はMITの客員博士課程学生であり、現在はAppleの研究科学者である。ゴング氏は、MIT電気工学・コンピュータサイエンス学部の大学院生オリビア・セオウ氏とMITメディアラボの研究助手セドリック・オネット氏という他の主執筆者とともにこの論文を執筆した。

他の共著者は、MIT 大学院生のジャック・フォーマン氏と、EECS の准教授であり、コンピュータ科学および人工知能研究所 (CSAIL) のメンバーでもある主任著者のステファニー・ミューラー氏です。この研究は来月、計算機協会のユーザーインターフェースソフトウェアとテクノロジーに関するシンポジウムで発表される予定だ。

「このプロジェクトで最もエキサイティングなのは、物体の材料構造にセンシングを直接統合できることです」とミュラー氏は語ります。「これにより、物体がそれらとのあらゆる相互作用を感知できる新しいスマート環境が実現します。たとえば、当社のスマート材料で作られた椅子やソファは、ユーザーが座ったときにその体を感知し、特定の機能(照明やテレビの点灯など)を照会したり、後で分析するためのデータを収集したり(体の姿勢を検出して修正するなど)することができます。」


メタマテリアルはセルで構成されているため、ユーザーがメタマテリアル オブジェクトに力を加えると、柔軟な内部セルの一部が伸びたり圧縮されたりします。研究者たちは、導電性フィラメントでできた2つの反対の壁と非導電性フィラメントでできた2つの壁を持つ柔軟なセル「導電性せん断セル」を作成することで、この利点を活用しました。導電性の壁は電極として機能します。

これを実証するために、研究者らは、ハンドルのベースの周りに各方向(上下左右)に 4 つの導電性せん断セルを埋め込んだメタマテリアル ジョイスティックを作成しました。ユーザーがジョイスティックのハンドルを動かすと、反対側の導電性壁間の距離と面積が変化するため、加えられた力の方向と大きさを感じることができます。この場合、これらの値は「PAC-MAN」ゲームの入力に変換されます。


研究者らは、ユーザーの手にフィットするように設計された音楽コントローラーも作成した。ユーザーが柔軟なボタンの 1 つを押すと、構造内の導電性せん断セルが圧縮され、感知された入力がデジタル シンセサイザーに送信されます。

組み込み、センサー、プロトタイピング、弾力性

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