Les experts du MIT nous proposent une méthode pour intégrer des capacités de réalisation dans des structures imprimables TRIDIMENSIONNELLES composées de cellules répétitives, ce qui permet généralement aux concepteurs de prototyper rapidement des périphériques d’entrée en ligne. Pointage de crédit : avec l’aimable autorisation des scientifiques
Advance intègre la réalisation directement dans le matériau d’un objet, avec des programmes pour les technologies d’assistance et les meubles de maison « intelligents ».
AVEC les chercheurs ont développé une toute nouvelle méthode pour les mécanismes d’impression 3D qui identifient comment la force a été appliquée à un objet. Les structures particulières sont fabriquées à partir d’une seule pièce de matériau, pour leur permettre d’être rapidement prototypées. Un concepteur peut utiliser cette méthode pour imprimer en 3D des « produits d’entrée interactifs », comme un joystick, un commutateur ou un contrôleur portable, en une seule fois.
Pour ce faire, les experts ont intégré des électrodes directement dans des structures constituées de métamatériaux, qui sont des matériaux divisés en une grille associée à des cellules répétitives. De plus, ils ont créé un logiciel d’édition qui aide les utilisateurs à créer ces produits interactifs.
” Métamatériaux peut prendre en charge différentes fonctionnalités mécanisées. Mais si nous créons tous une poignée de porte en métamatériau, pouvons-nous tous également savoir que la poignée de porte est tournée et équilibrée, et si oui, simplement de combien de degrés ? Lorsque vous avez des besoins particuliers en matière de détection, notre travail vous permet de personnaliser un système pour répondre à vos besoins », explique le co-auteur principal Jun Gong, un ancien doctorant invité au MIT qui sera désormais chercheur chez Apple.
Gong a écrit l’article aux côtés de nombreux autres auteurs principaux, Olivia Seow, étudiante diplômée au département de génie électrique et de sciences informatiques (EECS) de DURCH, ainsi que Cedric Honnet, assistant d’enquête au DURCH Media Lab. Divers autres co-auteurs sont Jack Port Forman, étudiant diplômé de DURCH, et Stefanie Mueller, auteure mature, enseignante associée à l’EECS et membre du Laboratoire de technologie informatique et d’intelligence artificielle (CSAIL). L’enquête sera présentée au Symposium de l’Association for Processing Machinery sur les logiciels d’interface utilisateur et la technologie le mois prochain.
« Ce que je découvre le plus passionnant concernant le projet, c’est la capacité d’intégrer la détection directement dans le cadre matériel des objets. Cela peut permettre de créer de nouveaux environnements intelligents dans lesquels nos propres objets peuvent ressentir chaque interaction en les utilisant », déclare Mueller. “Par exemple, la chaise ou le canapé fabriqué à partir de notre matériau sensible pourrait identifier l’ensemble du corps de l’utilisateur lorsque l’utilisateur s’y repose et éventuellement l’utiliser pour émettre des fonctions particulières (telles que tourner dans la lumière ou la télévision) ou pour collecter des informations pour une analyse ultérieure (comme la détection et la correction de la posture du corps). ”
Électrodes incrustées
Étant donné que les métamatériaux sont fabriqués à partir de la grille de matériau cellulaire, lorsque l’utilisateur applique une force à un objet métamatériau, certaines des cellules intérieures polyvalentes s’étendent ou se compressent.
Les chercheurs avaient besoin de tirer parti de cela simplement en créant des « cellules de cisaillement conductrices », des cellules polyvalentes qui ont 2 parois opposées fabriquées à partir de filament conducteur et deux parois fabriquées à partir de filament non conducteur. Les parois conductrices particulières fonctionnent comme des électrodes.
Chaque fois qu’un utilisateur applique une pression sur le système de métamatériau – en déplaçant la poignée du joystick ou même en appuyant sur les touches de commande d’un contrôleur – les cellules de cisaillement conductrices s’étirent ou même se compressent, et la plage et la région de chevauchement entre les électrodes opposées changent. En utilisant la détection capacitive, ces ajustements peuvent être mesurés et utilisés pour calculer l’amplitude et le chemin particuliers des causes appliquées, ainsi que la rotation et l’accélération.
Pour le montrer, les experts ont créé un joystick en métamatériau avec quatre cellules de cisaillement conductrices incrustées autour de la base à partir de la poignée dans toutes les directions (haut, bas, gauche et droite). Au fur et à mesure que l’utilisateur déplace le joystick, la distance et la région entre les parois conductrices opposées changent, donc la direction et le degré de chaque entraînement appliqué peuvent être détectés. Dans des cas comme celui-ci, ces valeurs avaient été converties en entrées pour obtenir un jeu “PAC-MAN”.
Ce gadget d’entrée flexible particulier a été imprimé en 3D en une seule pièce avec des électrodes de détection de couleur cuivre incorporées dans sa structure. Pointage de crédit : avec l’aimable autorisation des experts
En comprenant simplement comment les utilisateurs de joystick appliquent des forces, le concepteur pourrait modéliser des tailles et des formes de poignées uniques pour les personnes ayant une force de préhension limitée dans certaines instructions.
Les scientifiques ont également créé un contrôleur de chansons conçu pour se conformer aux mains d’un utilisateur. Lorsque l’utilisateur appuie sur l’une des touches de commande flexibles, les tissus de cisaillement conducteurs à l’intérieur de la structure sont généralement compressés et l’entrée détectée est transmise à un synthétiseur numérique.
Les électrodes de réalisation capacitives de couleur cuivre particulières intégrées dans ce mécanisme particulier de métamatériau imprimé en 3D sont utilisées pour ressentir la compression. Crédit : Merci aux chercheurs
Cette méthode peut permettre à un développeur de créer et de modifier rapidement des produits d’entrée distinctifs et flexibles pour un ordinateur, tout comme un contrôle de volume compressible ou un stylet flexible.
Une alternative logicielle
MetaSense, l’éditeur 3D que les chercheurs ont développé, permet ce prototypage rapide. Les utilisateurs peuvent personnellement intégrer la détection directement dans une conception de métamatériau ou même laisser le logiciel placer immédiatement les cellules de cisaillement conductrices dans des emplacements optimaux.
« L’outil reproduira comment l’objet va être déformé lorsque diverses forces sont utilisées, puis utilisera cette déformation contrôlée pour estimer quelles cellules possèdent la distance maximale modifiée. Les cellules qui remplacent le plus sont les candidats optimaux pour être des cellules de cisaillement conductrices », explique Gong.
Les chercheurs en particulier se sont efforcés de rendre MetaSense simple, mais il existe des défis pour imprimer des structures aussi complexes.
« Dans une imprimante multimatériaux TRIDIMENSIONNELLE, une buse serait utilisée pour le filament non conducteur et une buse serait utilisée pour le filament conducteur. Mais c’est assez délicat car les 2 matériaux peuvent avoir des propriétés complètement différentes. Il nécessite de nombreux réglages de paramètres pour s’installer à la vitesse idéale, à la plage de chaleur, etc. Mais nous pensons tous que, comme la technologie d’impression TRIDIMENSIONNELLE s’améliore constamment, ce sera moins difficile pour les utilisateurs plus tard », dit-il.
À l’avenir, les experts aimeraient améliorer les méthodes derrière MetaSense pour permettre des simulations plus sophistiquées.
Ils souhaitent également créer des mécanismes de nombreuses cellules de cisaillement plus conductrices. L’intégration de centaines ou de milliers de cellules de cisaillement conductrices dans un très grand mécanisme peut permettre des visualisations actuelles à haute résolution de la façon dont une personne interagit avec un sujet, explique Gong.
Référence : « MetaSense : Ajout de capacités de détection directement dans la mécanique » par Jun Gong, Olivia Seow, Cedric Honnet, Jack port Forman et Stefanie Mueller.
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Cette recherche est soutenue par la National Technology Foundation.
