Oggetti stampati in 3D che percepiscono l’interazione con l’utente
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08.10.2021 - 08:000

Oggetti stampati in 3D che percepiscono l’interazione con l’utente

I ricercatori hanno integrato le capacità di rilevamento in metamateriali per creare dispositivi di input interattivi

Gli ingegneri del MIT hanno sviluppato un modo per integrare le capacità di rilevamento in strutture stampabili in 3D costituite da celle ripetute, scoprendo un nuovo metodo per applicare la forza a un oggetto. Le strutture sono realizzate in un unico pezzo di materiale, quindi possono essere modellate rapidamente. Questo consente ai progettisti di prototipare rapidamente “dispositivi di input interattivi” come un joystick, un interruttore o una console portatile.
Per raggiungere questo obiettivo, i ricercatori hanno fuso degli elettrodi in strutture fatte di metamateriali, che sono materiali divisi in una rete di cellule ripetute. Quando l’utente applica forza a un metamateriale, alcune delle cellule elastiche interne si espandono o si comprimono.
Sfruttando questa proprietà, gli ingegneri hanno creato “cellule di taglio conduttive”, che sono celle flessibili che hanno due pareti opposte fatte di filamenti conduttivi e due pareti fatte di filamenti non conduttivi. Le pareti conduttive fungono da elettrodi.
Nel momento in cui, ad esempio, l’utente sposta il manico di un joystick o preme i pulsanti su un controller fatti di metamateriale, le cellule di taglio conduttive si espandono o si comprimono e la distanza e lo spazio intermedio tra gli elettrodi opposti cambiano. Utilizzando il rilevamento capacitivo, questi cambiamenti possono essere misurati e adoperati per calcolare l’entità e la direzione delle forze applicate, nonché la rotazione e l’accelerazione.
Per dimostrarlo, i ricercatori hanno creato un joystick con un metamateriale che ha quattro celle di taglio conduttive incorporate attorno alla base dell’impugnatura in ogni direzione (su, giù, sinistra e destra). Quando il joystick viene spostato, la distanza e lo spazio tra le corrispondenti pareti conduttive cambiano, in modo da poter rilevare la direzione e l’entità di ciascuna forza applicata.
Nel test tali valori sono stati convertiti in input per il gioco “PAC-MAN”.
«Quello che trovo più eccitante del progetto è la capacità di integrare il rilevamento direttamente nella struttura fisica delle cose. Ciò consentirà nuovi ambienti intelligenti in cui i nostri corpi possono percepire ogni interazione con loro», ha affermato l’autore principale Stephanie Mueller, professore associato presso l’EECS e membro del Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL).
I ricercatori hanno anche creato un software di editing che aiuta gli utenti a costruire questi dispositivi interattivi. L’editor 3D si chiama MetaSense e permette la rapida prototipazione. Gli utenti, infatti, possono incorporare manualmente il rilevamento nella progettazione del
metamateriale o consentire al software di posizionare automaticamente le celle di taglio conduttive in posizioni ottimali.
In futuro, i ricercatori vogliono migliorare gli algoritmi alla base di MetaSense per consentire simulazioni più complesse e sperano anche di creare meccanismi con molte celle di taglio conduttive che possano permettere visualizzazioni ad alta risoluzione e in tempo reale di come un utente interagisce con un oggetto.

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