اکنون می‌توان با استفاده از یک فناوری جدید برای ساخت حسگرها به طور مستقیم در مواد برخی از اشیاء چاپ سه‌بعدی، آنها را «حس کرد». یک مطالعه جدید نشان داده است که این تحقیق ممکن است به دستگاه‌های تعاملی جدید مانند مبلمان هوشمند منجر شود.
این فناوری جدید از متامتریال‌ها - موادی که از شبکه‌ای از واحدهای تکرارشونده ساخته شده‌اند - برای چاپ سه‌بعدی اشیاء استفاده می‌کند. هنگامی که نیرو به یک متامتریال انعطاف‌پذیر اعمال می‌شود، برخی از سلول‌های آنها ممکن است کشیده یا فشرده شوند. الکترودهای تعبیه‌شده در این ساختارها می‌توانند بزرگی و جهت این تغییرات شکل و همچنین چرخش و شتاب را تشخیص دهند.
در این مطالعه جدید، محققان اشیاء ساخته شده از پلاستیک انعطاف‌پذیر و رشته‌های رسانا را ساختند. این اشیاء سلول‌هایی به کوچکی ۵ میلی‌متر دارند.
هر سلول دارای دو دیواره روبروی هم است که از رشته‌های رسانا و پلاستیک نارسانا ساخته شده‌اند و دیواره‌های رسانا به عنوان الکترود عمل می‌کنند. نیروی اعمال شده به جسم، فاصله و ناحیه همپوشانی بین الکترودهای روبرو را تغییر می‌دهد و یک سیگنال الکتریکی تولید می‌کند که جزئیات مربوط به نیروی اعمال شده را نشان می‌دهد. نویسنده همکار گزارش تحقیقاتی گفت که به این ترتیب، این فناوری جدید می‌تواند «به طور یکپارچه و نامحسوس فناوری حسگر را در اشیاء چاپ شده ادغام کند».
محققان می‌گویند که این متامواد می‌توانند به طراحان کمک کنند تا به سرعت دستگاه‌های ورودی انعطاف‌پذیر کامپیوتر را ایجاد و تنظیم کنند. به عنوان مثال، آنها از این متامواد برای ایجاد یک کنترل‌کننده موسیقی که متناسب با شکل دست انسان طراحی شده است، استفاده کردند. هنگامی که کاربر یکی از دکمه‌های انعطاف‌پذیر را فشار می‌دهد، سیگنال الکتریکی تولید شده به کنترل یک سینتی‌سایزر دیجیتال کمک می‌کند.
دانشمندان همچنین یک جوی‌استیک فراماده برای بازی پک-من ساختند. با درک چگونگی اعمال نیرو توسط افراد بر روی این جوی‌استیک، طراحان می‌توانند شکل‌ها و اندازه‌های منحصر به فردی از دسته‌ها را برای افرادی که در جهت‌های خاص، قدرت گرفتن محدودی دارند، طراحی کنند.
یکی از نویسندگان گزارش تحقیقاتی گفت: «ما می‌توانیم حرکت را در هر شیء چاپ سه‌بعدی درک کنیم. از موسیقی گرفته تا رابط‌های بازی، پتانسیل این کار واقعاً هیجان‌انگیز است.»
محققان همچنین نرم‌افزار ویرایش سه‌بعدی به نام MetaSense را ایجاد کرده‌اند تا به کاربران در ساخت دستگاه‌های تعاملی با استفاده از این متامواد کمک کند. این نرم‌افزار نحوه تغییر شکل یک شیء چاپ سه‌بعدی را در هنگام اعمال نیروهای مختلف شبیه‌سازی می‌کند و محاسبه می‌کند که کدام سلول‌ها بیشترین تغییر را دارند و برای استفاده به عنوان الکترود مناسب‌تر هستند.
متاسنس (MetaSense) طراحان را قادر می‌سازد تا سازه‌هایی را که دارای قابلیت‌های حسگری داخلی هستند، به صورت یکجا چاپ سه‌بعدی کنند. این امر باعث می‌شود نمونه‌سازی اولیه دستگاه‌ها، مانند جوی‌استیک‌ها، بسیار سریع انجام شود و بتوان آنها را برای افراد با نیازهای دسترسی متفاوت سفارشی‌سازی کرد.
جاسازی صدها یا هزاران واحد حسگر در یک شیء می‌تواند به دستیابی به تجزیه و تحلیل با وضوح بالا و بلادرنگ از نحوه تعامل کاربران با آن کمک کند. به عنوان مثال، یک صندلی هوشمند ساخته شده از این متاماده می‌تواند بدن کاربر را تشخیص دهد و سپس چراغ یا تلویزیون را روشن کند یا داده‌ها را برای تجزیه و تحلیل‌های بعدی، مانند تشخیص و اصلاح وضعیت بدن، جمع‌آوری کند. این متامواد همچنین ممکن است در کاربردهای پوشیدنی کاربرد پیدا کنند.
زمان ارسال: ۲۷ سپتامبر ۲۰۲۱
