ปัจจุบันวัตถุที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติบางชนิดสามารถ "สัมผัส" ได้แล้ว โดยใช้เทคโนโลยีใหม่ในการสร้างเซ็นเซอร์ฝังลงในวัสดุโดยตรง การศึกษาใหม่พบว่างานวิจัยนี้อาจนำไปสู่การพัฒนาอุปกรณ์โต้ตอบแบบใหม่ เช่น เฟอร์นิเจอร์อัจฉริยะ
เทคโนโลยีใหม่นี้ใช้เมตามาเทเรียล ซึ่งเป็นสารที่ประกอบด้วยโครงสร้างหน่วยซ้ำๆ กันเป็นตาราง ในการพิมพ์วัตถุแบบสามมิติ เมื่อมีแรงกระทำต่อเมตามาเทเรียลที่มีความยืดหยุ่น เซลล์บางส่วนของเมตามาเทเรียลอาจยืดหรือหดตัวได้ อิเล็กโทรดที่ฝังอยู่ในโครงสร้างเหล่านี้สามารถตรวจจับขนาดและทิศทางของการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง รวมถึงการหมุนและการเร่งความเร็วได้
ในการศึกษาครั้งใหม่นี้ นักวิจัยได้สร้างวัตถุที่ทำจากพลาสติกยืดหยุ่นและเส้นใยนำไฟฟ้า โดยมีเซลล์ขนาดเล็กเพียง 5 มิลลิเมตร
แต่ละเซลล์มีผนังสองด้านตรงข้ามกัน ทำจากเส้นใยนำไฟฟ้าและพลาสติกที่ไม่นำไฟฟ้า โดยผนังนำไฟฟ้าทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรด แรงที่กระทำต่อวัตถุจะเปลี่ยนระยะห่างและพื้นที่ทับซ้อนระหว่างอิเล็กโทรดตรงข้าม ทำให้เกิดสัญญาณไฟฟ้าที่แสดงรายละเอียดเกี่ยวกับแรงที่กระทำ ผู้ร่วมเขียนรายงานการวิจัยกล่าวว่า ด้วยวิธีนี้ เทคโนโลยีใหม่นี้สามารถ “ผสานรวมเทคโนโลยีการตรวจจับเข้ากับวัตถุที่พิมพ์ได้อย่างไร้รอยต่อและไม่เป็นที่สังเกต”
นักวิจัยกล่าวว่าวัสดุพิเศษเหล่านี้สามารถช่วยให้นักออกแบบสร้างและปรับแต่งอุปกรณ์ป้อนข้อมูลคอมพิวเตอร์ที่ยืดหยุ่นได้อย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น พวกเขาใช้วัสดุพิเศษเหล่านี้ในการสร้างตัวควบคุมดนตรีที่ออกแบบมาให้เข้ากับรูปทรงของมือมนุษย์ เมื่อผู้ใช้บีบปุ่มที่ยืดหยุ่นปุ่มใดปุ่มหนึ่ง สัญญาณไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะช่วยควบคุมเครื่องสังเคราะห์เสียงดิจิทัล
นักวิทยาศาสตร์ยังได้สร้างจอยสติ๊กที่ทำจากวัสดุพิเศษเพื่อเล่นเกม Pac-Man อีกด้วย โดยการทำความเข้าใจว่าผู้คนออกแรงกดบนจอยสติ๊กนี้อย่างไร นักออกแบบจึงสามารถออกแบบรูปทรงและขนาดของด้ามจับที่เป็นเอกลักษณ์สำหรับผู้ที่มีข้อจำกัดในการจับในบางทิศทางได้
ผู้ร่วมเขียนรายงานการวิจัยกล่าวว่า “เราสามารถรับรู้การเคลื่อนไหวในวัตถุที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติได้ทุกชนิด ตั้งแต่ดนตรีไปจนถึงอินเทอร์เฟซเกม ศักยภาพนั้นน่าตื่นเต้นมาก”
นักวิจัยยังได้สร้างซอฟต์แวร์แก้ไขภาพ 3 มิติชื่อ MetaSense เพื่อช่วยให้ผู้ใช้สร้างอุปกรณ์โต้ตอบโดยใช้วัสดุเมตาเหล่านี้ ซอฟต์แวร์นี้จำลองการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของวัตถุที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติเมื่อมีการใช้แรงต่างๆ และคำนวณว่าเซลล์ใดเปลี่ยนแปลงมากที่สุดและเหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานเป็นอิเล็กโทรด
MetaSense ช่วยให้นักออกแบบสามารถพิมพ์โครงสร้างแบบ 3 มิติที่มีความสามารถในการตรวจจับในตัวได้ในครั้งเดียว ทำให้การสร้างต้นแบบอุปกรณ์ต่างๆ เช่น จอยสติ๊ก ซึ่งสามารถปรับแต่งให้เหมาะกับบุคคลที่มีความต้องการด้านการเข้าถึงที่แตกต่างกัน ทำได้อย่างรวดเร็วเป็นพิเศษ
การฝังเซ็นเซอร์หลายร้อยหรือหลายพันตัวลงในวัตถุจะช่วยให้สามารถวิเคราะห์ปฏิสัมพันธ์ของผู้ใช้กับวัตถุนั้นได้อย่างละเอียดและแบบเรียลไทม์ ตัวอย่างเช่น เก้าอี้อัจฉริยะที่ทำจากวัสดุพิเศษนี้สามารถตรวจจับร่างกายของผู้ใช้ จากนั้นเปิดไฟหรือทีวี หรือรวบรวมข้อมูลเพื่อนำไปวิเคราะห์ในภายหลัง เช่น การตรวจจับและแก้ไขท่าทางของร่างกาย วัสดุพิเศษเหล่านี้อาจนำไปใช้ในแอปพลิเคชันแบบสวมใส่ได้อีกด้วย
วันที่โพสต์: 27 กันยายน 2021
