새로운 기술을 이용해 3D 프린팅된 물체에 센서를 직접 내장함으로써 이제는 그 물체를 "만져볼" 수 있게 되었습니다. 한 연구에 따르면 이러한 연구는 스마트 가구와 같은 새로운 상호작용 기기의 개발로 이어질 수 있다고 합니다.
이 새로운 기술은 반복되는 단위 격자로 구성된 메타물질을 사용하여 3D 프린팅 방식으로 물체를 제작합니다. 유연한 메타물질에 힘이 가해지면 일부 셀이 늘어나거나 줄어들 수 있습니다. 이러한 구조에 내장된 전극은 형태 변화의 크기와 방향뿐만 아니라 회전 및 가속도까지 감지할 수 있습니다.
이번 새로운 연구에서 연구진은 유연한 플라스틱과 전도성 필라멘트로 구성된 물체를 제작했습니다. 이 물체에는 폭이 5mm에 불과한 작은 셀이 들어 있습니다.
각 셀은 전도성 필라멘트와 비전도성 플라스틱으로 이루어진 두 개의 마주보는 벽을 가지고 있으며, 전도성 벽은 전극 역할을 합니다. 물체에 가해지는 힘은 마주보는 전극 사이의 거리와 겹치는 면적을 변화시켜 가해진 힘에 대한 세부 정보를 보여주는 전기 신호를 생성합니다. 연구 보고서의 공동 저자는 이러한 방식으로 이 새로운 기술이 "인쇄된 물체에 감지 기술을 매끄럽고 자연스럽게 통합할 수 있다"고 말했습니다.
연구진은 이러한 메타물질이 설계자들이 유연한 컴퓨터 입력 장치를 신속하게 제작하고 조정하는 데 도움이 될 수 있다고 말합니다. 예를 들어, 그들은 이러한 메타물질을 사용하여 사람 손 모양에 맞게 설계된 음악 컨트롤러를 만들었습니다. 사용자가 유연한 버튼 중 하나를 누르면 발생하는 전기 신호가 디지털 신시사이저를 제어하는 데 도움을 줍니다.
과학자들은 팩맨 게임을 할 수 있는 메타물질 조이스틱도 제작했습니다. 사람들이 이 조이스틱에 힘을 가하는 방식을 이해함으로써, 설계자들은 특정 방향으로 악력이 약한 사람들을 위해 독특한 손잡이 모양과 크기를 디자인할 수 있습니다.
연구 보고서의 공동 저자는 "우리는 3D 프린팅된 모든 물체에서 움직임을 감지할 수 있습니다. 음악부터 게임 인터페이스에 이르기까지 그 잠재력은 정말 흥미롭습니다."라고 말했습니다.
연구진은 또한 사용자들이 이러한 메타물질을 사용하여 상호작용 장치를 제작할 수 있도록 MetaSense라는 3D 편집 소프트웨어를 개발했습니다. 이 소프트웨어는 3D 프린팅된 물체에 다양한 힘이 가해졌을 때 어떻게 변형되는지 시뮬레이션하고, 어떤 세포가 가장 많이 변형되고 전극으로 사용하기에 가장 적합한지 계산합니다.
MetaSense를 사용하면 설계자는 센싱 기능이 내장된 구조물을 한 번에 3D 프린팅할 수 있습니다. 이를 통해 조이스틱과 같은 장치의 프로토타입을 매우 빠르게 제작할 수 있으며, 다양한 접근성 요구 사항을 가진 사용자에게 맞춤 설정할 수도 있습니다.
수백 또는 수천 개의 센서 유닛을 물체에 내장하면 사용자가 물체와 상호 작용하는 방식을 고해상도로 실시간 분석하는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 이러한 메타물질로 만들어진 스마트 의자는 사용자의 신체를 감지한 후 조명이나 TV를 켜거나, 자세를 감지하고 교정하는 등 추후 분석을 위한 데이터를 수집할 수 있습니다. 이러한 메타물질은 웨어러블 기기에도 활용될 수 있습니다.
게시 시간: 2021년 9월 27일
