Исследователи Массачусетского технологического института разработали новый метод механизмов 3D-печати, который определяет, как сила применяется к объекту. Конструкции сделаны из единого куска материала и позволяют дизайнерам одновременно создавать прототипы «интерактивных устройств», которые могут включать джойстик, переключатель или переносной контроллер.

Чтобы добиться этого, исследователи интегрировали электроды в структуры из метаматериалов, которые представляют собой материалы, разделенные на сетку повторяющихся ячеек. Они также разработали программное обеспечение для редактирования, которое помогает пользователям создавать эти интерактивные устройства.

Метаматериалы состоят из сетки ячеек; следовательно, когда пользователь прикладывает силу к объекту из метаматериала, некоторые из гибких внутренних ячеек растягиваются или сжимаются. Исследователи создали «проводящие сдвиговые ячейки», гибкие ячейки, которые имеют две противоположные стенки, сделанные из проводящей нити, и две стенки, сделанные из непроводящей нити. Проводящие стенки функционируют как электроды.

Когда пользователь прикладывает силу к механизму из метаматериала, проводящие сдвиговые ячейки растягиваются или сжимаются, и расстояние и площадь перекрытия между противоположными электродами изменяются. Используя емкостное зондирование, эти изменения можно измерить и использовать для расчета величины и направления приложенных сил, а также вращения и ускорения.

Для демонстрации технологии, MIT создали джойстик, способный играть в игру «PAC-MAN». В университете говорят, что эту технологию можно использовать для создания прототипов рукояток уникальной формы и размеров для людей с ограниченной силой захвата в определенных направлениях.

Исследователи также создали музыкальный контроллер, адаптированный под руку пользователя. Когда пользователь нажимает одну из гибких кнопок, проводящие сдвиговые ячейки внутри конструкции сжимаются, и считываемый ввод отправляется на цифровой синтезатор. Этот метод может позволить дизайнерам быстро создавать и настраивать уникальные гибкие устройства ввода для компьютера, такие как сжимаемый регулятор громкости или гибкий стилус.

Разработанный исследователями 3D-редактор MetaSense позволяет быстро создавать прототипы. Пользователи могут вручную интегрировать зондирование в конструкцию из метаматериалов или позволить программному обеспечению автоматически размещать проводящие ячейки сдвига в оптимальных местах.