麻省理工科学家开发了一种新型运动传感3D打印材料
未知大陆发表于 2021-09-17浏览量：评论数：
麻省理工学院 (MIT) 的研究人员开发了一种可以感知用户交互的 3D 打印对象的新方法。
其新颖之处在于，这些物体是由单块材料（或更准确地说是超材料）3D 打印的，电极传感器集成到材料结构本身中。因此，打印结构能够检测各种状态变化，包括施加的力和旋转。
该团队相信其方法可以应用于大量自定义输入设备，例如操纵杆、开关和手持控制器。更进一步，传感超材料甚至可以结合到更复杂的智能环境中，例如能够检测用户身体的沙发，这可能会收集数据以进行姿势校正分析。某些动作甚至可能映射到诸如打开灯或电视之类的功能。
该研究的共同主要作者龚军说：“超材料可以支持不同的机械功能。但是如果我们创建一个超材料门把手，我们是否也能知道门把手正在旋转，如果是，旋转了多少度？如果您有特殊的传感要求，我们的工作可以让您定制一种机制来满足您的需求。”
集成到这种 3D 打印超材料机制中的铜色电容感应电极用于感应压缩
3D打印的超材料是如何工作的？
麻省理工学院的超材料由重复细胞的网格组成，其中大部分是柔性的，这意味着它们可以伸展和压缩。它还包含“导电剪切电池”，它有两个由导电细丝制成的相对壁和两个由非导电细丝制成的壁，导电壁充当感应电极。
当对结构施加力时，导电剪切单元会膨胀或压缩，从而改变导电壁之间的距离。使用电容传感，可以测量这些距离变化并将其映射到某些力、方向、旋转和加速度。例如，操纵杆手柄的移动（以及随后的弯曲）可能被映射到左、右、上和下。
产品设计师可以将这个想法扩展到为行动不便或握力有限的人设计自定义操纵杆形状的原型，或者创建一个独特的灵活音乐控制器并将其连接到数字合成器。由于超材料是为 3D 打印而设计的，因此也很容易进行快速设计迭代，从而大大简化了开发周期。
超材料由多排重复的单元组成，导电壁充当电极
MetaSense，一个 3D 编辑器
为了补充 3D 打印方法，麻省理工学院团队还开发了一种名为 MetaSense 的专用 3D 编辑器。作为超材料的 CAD 软件，MetaSense 允许用户手动放置导电剪切单元或自动将传感集成到最佳位置的设计中。
龚解释说：“该工具将模拟施加不同力时对象将如何变形，然后使用此模拟变形来计算哪些单元格具有最大距离变化。变化最大的细胞是导电剪切细胞的最佳候选者。”
尽管 MetaSense 设计得尽可能简单，但超材料的复杂性需要大量参数调整才能成功构建。龚的团队计划不断改进软件的算法，以实现更复杂的模拟，促进具有数百或数千个导电剪切单元的设备。
该研究的更多细节可以在题为“MetaSense：将传感能力集成到机械超材料中”的论文中找到。它由龚俊、斯蒂芬妮·穆勒等人合著。
