Американские ученые разработали X-Hinges — программный инструмент для создания 3D-печатных предметов, способных распознавать прикосновения и движения человека.
Идея заключается в том, чтобы обычные вещи могли не просто выполнять механическую функцию, а реагировать на действия пользователя. Например, лампа сможет менять яркость при сжатии, перчатка — передавать роботу движения пальцев, а специальная поверхность — определять, какой предмет на нее положили.
Для этого разработчики используют два разных материала. Один формирует датчики, которые регистрируют деформацию, а второй образует проводящие дорожки, выполняющие роль проводов. Такое разделение помогает уменьшить помехи и сделать сигналы точнее.
Проблема особенно важна для устройств, которые должны распознавать несколько типов движений. Если датчики и проводники изготовлены из одного материала, их сигналы могут смешиваться. В результате система хуже определяет, как именно пользователь изменил положение предмета.
X-Hinges позволяет собрать объект из простых геометрических элементов, выбрать их форму и задать характер движения. Программа поддерживает до трех направлений деформации: сжатие, движение вверх и вниз, а также перемещение из стороны в сторону. После этого система автоматически размещает датчики в местах, где конструкция будет изгибаться.
Исследователи уже создали несколько демонстрационных устройств. Одно из них — перчатка, которая подстраивается под размер руки пользователя и записывает сгибание пальцев. Полученные данные она передает роботизированной кисти, чтобы та могла повторить движение и научиться захватывать предметы.
Другой пример — небольшая складная лампа. Она распознает, когда человек сжимает корпус, и меняет яркость света. Также команда создала поверхность, которая определяет размещенные на ней предметы по тактильным сигналам. В качестве примера система распознает банан.
С помощью X-Hinges разработчики изготовили и игрушку в форме акульего хвоста. Она работает по принципу джойстика: хвост двигается вверх и вниз, а встроенные датчики фиксируют эти движения.
При этом у технологии пока есть ограничение. Два внешне одинаковых предмета могут выдавать разные показания, поскольку электрические элементы при 3D-печати размещаются с небольшими отличиями. Для решения проблемы исследователи применили систему компьютерного зрения, которая помогает повторно калибровать датчики.
В будущем команда хочет объединить в одном процессе печати не только датчики, но и механизмы движения. Это позволит создавать предметы, которые смогут одновременно воспринимать действия человека и самостоятельно менять свое положение.
Читайте также:
Нейросеть научилась управлять лазером для создания многоцветных изображений на стали
3D-принтер с углеволокном поможет напечатать до 10 тысяч корпусов дронов в месяц