일부 3D 프린팅 물체는 이제 새로운 기술을 사용하여 물체에 직접 센서를 내장하여 "느낄" 수 있습니다. 새로운 연구에 따르면 이 연구는 스마트 가구와 같은 새로운 인터랙티브 기기 개발로 이어질 가능성이 있습니다.
이 새로운 기술은 반복되는 단위의 격자 구조로 구성된 물질인 메타물질을 사용하여 3D 프린팅 물체를 제작합니다. 유연한 메타물질에 힘을 가하면 일부 셀이 늘어나거나 줄어들 수 있습니다. 이러한 구조에 내장된 전극은 이러한 형상 변화의 크기와 방향, 회전 및 가속도를 감지할 수 있습니다.
이 새로운 연구에서 연구진은 유연한 플라스틱과 전도성 필라멘트로 제작된 물체를 제작했습니다. 이 물체는 너비가 5mm에 불과한 작은 셀을 가지고 있습니다.
각 셀은 전도성 필라멘트와 비전도성 플라스틱으로 만들어진 두 개의 마주 보는 벽을 가지고 있으며, 전도성 벽은 전극 역할을 합니다. 물체에 가해지는 힘은 마주 보는 전극 사이의 거리와 겹치는 면적을 변화시켜, 가해진 힘에 대한 세부 정보를 나타내는 전기 신호를 생성합니다. 연구 보고서의 공동 저자는 이러한 방식으로 이 새로운 기술이 "감지 기술을 인쇄된 물체에 매끄럽고 자연스럽게 통합할 수 있다"고 말했습니다.
연구원들은 이러한 메타물질이 설계자들이 유연한 컴퓨터 입력 장치를 빠르게 제작하고 조정하는 데 도움이 될 수 있다고 말합니다. 예를 들어, 그들은 이러한 메타물질을 사용하여 사람 손 모양에 맞춰 설계된 음악 컨트롤러를 제작했습니다. 사용자가 유연한 버튼 중 하나를 누르면 생성되는 전기 신호가 디지털 신시사이저를 제어하는 데 도움을 줍니다.
과학자들은 팩맨 게임을 위한 메타물질 조이스틱도 개발했습니다. 사람들이 이 조이스틱에 힘을 가하는 방식을 이해함으로써, 설계자들은 특정 방향으로의 그립력이 제한적인 사람들을 위해 독특한 손잡이 모양과 크기를 설계할 수 있습니다.
연구 보고서의 공동 저자는 "우리는 3D 프린팅된 모든 물체에서 움직임을 감지할 수 있습니다. 음악부터 게임 인터페이스까지, 그 잠재력은 정말 흥미진진합니다."라고 말했습니다.
연구원들은 또한 메타물질을 사용하여 사용자가 상호작용 장치를 제작할 수 있도록 돕는 3D 편집 소프트웨어인 메타센스(MetaSense)를 개발했습니다. 이 소프트웨어는 3D 프린팅된 물체가 다양한 힘을 가했을 때 어떻게 변형되는지 시뮬레이션하고, 어떤 세포가 가장 많이 변형되어 전극으로 사용하기에 가장 적합한지 계산합니다.
MetaSense를 사용하면 설계자는 감지 기능이 내장된 구조물을 한 번에 3D 프린팅할 수 있습니다. 이를 통해 조이스틱과 같은 다양한 접근성 요구 사항에 맞춰 사용자 정의가 가능한 장치의 프로토타입을 매우 빠르게 제작할 수 있습니다.
물체에 수백 또는 수천 개의 센서 장치를 내장하면 사용자가 물체와 어떻게 상호작용하는지에 대한 고해상도 실시간 분석을 달성하는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 이 메타물질로 제작된 스마트 의자는 사용자의 신체를 감지하여 조명이나 TV를 켜거나, 자세 감지 및 교정과 같은 후속 분석을 위한 데이터를 수집할 수 있습니다. 이러한 메타물질은 웨어러블 기기에도 활용될 수 있습니다.
게시 시간: 2021년 9월 27일
