Дисней создает 3D-печатные игрушки с датчиками деформации

Исследовательское подразделение компании Disney и Швейцарская высшая техническая школа Цюриха разрабатывают специальное программное приложение DefSense и 3D-печатный процесс, позволяющий создавать гибкие объекты, чувствительные к деформации. Технология, рассчитанная на пользователей любого уровня, может быть использована для создания игровых контроллеров, электронных музыкальных инструментов и даже трехмерной анимации.На сегодняшний день существует ряд материалов для 3D-печати, пригодных для изготовления мягких, гибких и кастомизируемых игрушек. Как считает вице-президент Disney Research Маркус Гросс, создание чувствительных к деформациям объектов откроет широкий ряд возможностей, включая изготовление персонализированных игрушек, игровых контроллеров и электронных музыкальных инструментов. В то же время исследователи указывают на сложности, связанные с определением идеального расположения сенсоров.

В конструкции опытных 3D-печатных игрушек использованы пьезорезистивные датчики, сформированные в нити. Замеры изменений в сопротивлении нитей позволяют определять уровень и даже вид деформации – изгиб, закручивание или растяжение. Для получения точных данных датчики требуют аккуратного размещения внутри игрушки. Разработчики облегчили эту задачу с помощью специальных алгоритмов оптимизации, рассчитывающих необходимое расположение сенсоров с учетом заданных показателей. «Наш метод оптимизирует внутреннюю маршрутизацию сенсоров с учетом допусков, заданных пользователем для сигналов слабого уровня, что позволяет сводить к минимуму возможные ошибки в размещении датчиков», – поясняют исследователи. «Испытания показали, что алгоритмическая маршрутизация значительно точнее и надежнее, чем ручное размещение, а потому позволяет достигать более качественного уровня взаимодействия».

Изначально разработчики намеревались полностью полагаться на 3D-печать, но столкнулись с отсутствием расходных материалов, сочетающих необходимые гибкостные и пьезорезистивные характеристики. В итоге производственный процесс пришлось разбить на два этапа: игрушка печатается с заранее просчитанными канавками, в которые вклеиваются необходимые датчики. Тем не менее, разработчики не отказываются от идеи игрушек с 3D-печатными сенсорами: когда необходимые материалы выйдут на рынок, их интеграция в процесс не составит особого труда. В качестве первых опытных образцов были использованы игрушечные фигурки с датчиками, встроенными в конечности. «Мы представляем художников или даже обычных пользователей, создающих физические модели экранных персонажей с помощью 3D-печати. После изготовления такие объекты могут быть использованы в качестве интуитивных контроллеров для управления виртуальными моделями».

Вторым вариантом стал музыкальный инструмент, удерживаемый в одной руке и управляемый с помощью другой. Инструмент воспринимает четыре типа деформаций: изгиб в двух плоскостях, кручение и растяжение. Характер деформаций определяет длительность, высоту и тембр звуковых сигналов. Помимо этого, были созданы несколько демонстрационных прототипов простой геометрической формы – таких, как листовая модель с четырьмя встроенными датчиками, позволяющими улавливать характер изгиба листа. Считается, что развитые тактильные технологии станут ключевым компонентом продвинутых человеко-машинных интерфейсов. Судя по опытам Disney, 3D-печатные устройства ввода могут обеспечить удобную, интуитивную интерактивность. Демонстрация текущих наработок состоится в ходе конференции Ассоциации вычислительной техники «Человеческие факторы в вычислительных системах», намеченной к проведению в Калифорнии в конце мая. Напомним, что это далеко не первый проект Disney, связанный с аддитивными технологиями: ранее компания заявляла о создании собственного метода скоростной 3D-печати.