3D打印物体感知用户如何与他们互动

为了实现这一目标，研究人员将电极集成到由超材料制成的结构中材料被分割成一组重复的细胞。他们还创建了编辑软件这有助于用户构建这些交互式设备。

“超材料可以支持不同的机械功能。但如果我们创造了一个超材料门把手，我们是否也能知道门把手被旋转了，如果是的话，旋转了多少度?如果你有特殊的传感需求，我们的工作可以让你定制一种机制来满足你的需求。”

“我发现最令人兴奋的项目是能力将传感直接传感到物体的材料结构中。这将实现新的智能环境，其中我们的物品可以感受到与他们的每个互动，“EECS副教授和计算机科学和人工智能实验室（CSAIL）的副教授。“For instance, a chair or couch made from our smart material could detect the user’s body when the user sits on it and either use it to query particular functions (such as turning on the light or TV) or to collect data for later analysis (such as detecting and correcting body posture).”

嵌入式电极

因为超材料由电池栅制成，当使用者将力施加到超材料物体时，所以一些柔性的内部细胞伸展或压缩。

研究人员利用这一点创造了“导电剪切细胞”，这是一种柔性细胞，它有两个相对的壁由导电丝制成，两个壁由非导电丝制成。导电壁起着电极的作用。

当用户对超材料机构施加力——移动操纵杆手柄或按下控制器上的按钮——传导剪切细胞就会拉伸或压缩，相对电极之间的距离和重叠区域就会发生变化。利用电容传感，这些变化可以被测量，并用来计算施加的力的大小和方向，以及旋转和加速度。

为了证明这一点，研究人员创造了一个带有四个导电剪切细胞的超材料操纵杆，嵌入在每个方向（上，向下，左和右侧）的围绕手柄底部。当用户移动操纵杆手柄时，相对导电壁之间的距离和区域改变，因此可以感测每个施加的力的方向和幅度。在这种情况下，将这些值转换为“PAC-MAN”游戏的输入。

通过了解操纵杆用户如何应用力量，设计师可以为某些方向握持有限的握力强度的人的独特手柄形状和尺寸。

研究人员还发明了一种音乐控制器，设计成与用户的手相一致。当用户按下其中一个柔性按钮时，结构内的导电剪切单元被压缩，感知到的输入被发送到数字合成器。

此方法可以使设计人员能够快速创建和调整计算机的唯一灵活输入设备，如挤压音量控制器或可弯曲的触笔。

软件解决方案

Metasense，3D编辑器开发的3D编辑器，实现了这种快速的原型设计。用户可以手动将感应集成到超材料设计中，或让软件自动将导电剪切单元放置在最佳位置。

“该工具将在应用不同的力时模拟对象将如何变形，然后使用该模拟变形来计算哪个单元具有最大距离变化。龚说，改变最大的细胞是最佳候选者是导电剪切细胞的。“

研究人员努力使元度直截了当，但打印这种复杂结构存在挑战。“在多维3D打印机中，将用于非导电长丝的一个喷嘴，并且将用于导电丝的一个喷嘴。但它非常棘手，因为这两种材料可能具有截然不同的特性。它需要大量的参数调整来解决理想的速度，温度等。但我们认为，随着3D打印技术继续变得更好，未来用户将更容易，“他说。新利18官方

未来，研究人员希望改进MetaSense背后的算法，使其更加复杂模拟．他们还希望创造出更多导电剪切细胞的机制。龚说，在一个非常大的机制中嵌入成百上千个导电剪切细胞，可以实现高分辨率、实时可视化的用户如何与一个物体互动。

这项研究将在下个月的计算机协会用户界面软件和技术研讨会上发表。