一部の種類の 3D プリント オブジェクトは、素材にセンサーを直接組み込む新技術を使用して、「感じる」ことができるようになりました。新しい研究により、この研究がスマート家具などの新しいインタラクティブデバイスにつながる可能性があることが判明しました。
この新しいテクノロジーは、メタマテリアル (繰り返し単位のグリッドで構成される物質) を 3D プリント オブジェクトに使用します。柔軟なメタマテリアルに力が加わると、一部のセルが伸びたり圧縮したりすることがあります。これらの構造に組み込まれた電極は、回転や加速だけでなく、形状変化の大きさと方向も検出できます。
この新しい研究では、研究者らは柔軟なプラスチックと導電性フィラメントで作られた物体を作製した。これらのセルは幅 5 mm ほどです。
各セルには導電性フィラメントと非導電性プラスチックでできた 2 つの対向する壁があり、導電性壁は電極として機能します。物体に加えられる力により、対向する電極間の距離と重なり合う領域が変化し、加えられた力の詳細を示す電気信号が生成されます。研究報告書の共著者は、このようにして、この新技術は「印刷物にセンシング技術をシームレスかつ目立たないように統合できる」と述べた。
研究者らは、これらのメタマテリアルは、設計者が柔軟なコンピュータ入力デバイスを迅速に作成および調整するのに役立つと述べています。たとえば、彼らはこれらのメタマテリアルを使用して、人間の手の形状にフィットするように設計された音楽コントローラーを作成しました。ユーザーがフレキシブル ボタンの 1 つを押すと、生成された電気信号がデジタル シンセサイザーの制御に役立ちます。
科学者たちは、パックマンをプレイするためのメタマテリアル ジョイスティックも作成しました。人々がこのジョイスティックにどのように力を加えるかを理解することで、設計者は、特定の方向の握力が制限されている人々のために、独自のハンドルの形状とサイズを設計できます。
研究報告書の共著者は次のように述べています。「私たちは、3D プリントされたあらゆるオブジェクトの動きを認識できます。音楽からゲーム インターフェイスに至るまで、その可能性は本当にエキサイティングです。」
研究者らは、ユーザーがこれらのメタマテリアルを使用してインタラクティブなデバイスを構築できるようにするために、MetaSense と呼ばれる 3D 編集ソフトウェアも作成しました。さまざまな力が加えられたときに 3D プリントされたオブジェクトがどのように変形するかをシミュレートし、どのセルが最も変化し、電極として使用するのに最も適しているかを計算します。
MetaSense を使用すると、設計者はセンシング機能が組み込まれた構造を一度に 3D プリントできます。これにより、ジョイスティックなどのデバイスのプロトタイピングが非常に高速になり、さまざまなアクセシビリティ ニーズを持つ個人に合わせてカスタマイズできます。
オブジェクトに数百または数千のセンサー ユニットを埋め込むと、ユーザーがオブジェクトとどのようにやり取りするかを高解像度でリアルタイム分析するのに役立ちます。たとえば、このメタマテリアルで作られたスマートチェアは、ユーザーの体を検出して照明やテレビをつけたり、体の姿勢の検出と修正など、後の分析のためにデータを収集したりできます。これらのメタマテリアルはウェアラブル用途にも使用できる可能性があります。
投稿時間: 2021 年 9 月 27 日