- Отримати посилання
- X
- Електронна пошта
- Інші додатки
- Отримати посилання
- X
- Електронна пошта
- Інші додатки
Американські винахідники взялися за глядання способів корисного використання зазвичай недіяльних поверхонь — лиця дому, стін, вікон і дверей. Так вони представили підвісного робота Duco, дали йому електронних чорнил та навчили повзати стінами, щоб черкати на них дрібносхеми. Так Duco перетворив стіну на піаніно, зглядник для кавоварки, взаємодійний тривимірний посвіт і сенсорний давач, а вікно отримало змогу накопичувати енергію у FM-діапазоні та живити тепломір через Bluetooth. Свого схожого на павука робота вчені представили у Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies.
Для чого перетворювати стіну на електросхему?
У своїй більшості інженери все ж глядають способи зменшити мірила своїх електронних пристроїв та втулити на кремнієвий скіп якомога більше транзисторів. Стоїть згадати принаймні сумнозвісний закон Мура, який вони намагаються обігнати і сягають розмірів десятки атомів. Однак для, навпаки, появи можливості дешево і бистро створювати крупномірильні електросхеми, підходів існує не так багато. По інший бік зменшення стоять величезні простори недіяльних поверхонь, потенціал яких ніяк не використовується. Стіни, вікна, діловання та інші споруди, які використовуються нами не більш як «розділювачі» простору, могли б набути нових призначень і застосувань, якщо наділити їх взаємодійністю. Принаймні так гадають американські розробники з Технологічного інституту Джорджії та Каліфорнійського університету. На їхню думку, концепція «розумного дому» не буде повною, якщо не звертати вгляд на великі предмети, якими ми буквально оточені. Тому вони звернулися до способів, які дають змогу перетворювати звичайні поверхні на електронні складники та додавати їм взаємодійності.
Як зробити стіну розумною?
Одним з найбільших клопотів в забезпеченні такого взаємодійного оточення з давачів є власне їхнє влиття у часто незручне речове середовище, яке різниться матеріалами та геометрією. Перетворення стіни на взаємодійну поверхню вимагає конструкційних супоступок від того, як прикріпити первні і до бетону, і до плитки, до того, як нанести їх на нерівну поверхню. Поширювати електросхеми найрізноманітнішими матеріалами дають змогу струменеве і трафаретне тискарення електронними чорнилами, їхнє розпилювання у вигляді спрею, а також водно-трансферне тискарення. Втім, їхнє мірування обмежує, наприклад, розмір тискачів чи площа сітки для трафаретного тискарення. А також потреба у людських зусиллях: підготовка і вирівнювання трафаретів, ручне нанесення або розпорошення чорнил, видалення трафаретів. Так весь задум перетворюється на складний і трудомісткий процес. Але розроблений дослідниками робот Duco має полегшити завдання, перебравши на себе ці призначення.
Так вчені наділили його трьома видами знарядь: пером для малювання електронними чорнилами для малювання, лазерним різаком, а також ультрафіолетовою голівкою, яка дасть змогу одразу закріплювати готовий малюнок-електросхему. Причому Duco може легко перемикатися між різними видами красок за допомогою нарочитого поворотного строю зміни знаряддя. Все це знаходиться у «тілі» робота — осередній платформі — яка тримається на доземних поверхнях за допомогою двох кріплень, «ніжок», на ременях. Робот здатен малювати зі скорістю до 20 сантиметрів на секунду та кріпитися до будь-якого виду поверхні, а всі його складові можна натискарити на 3D-тискачі.
Для чого перетворювати стіну на електросхему?
У своїй більшості інженери все ж глядають способи зменшити мірила своїх електронних пристроїв та втулити на кремнієвий скіп якомога більше транзисторів. Стоїть згадати принаймні сумнозвісний закон Мура, який вони намагаються обігнати і сягають розмірів десятки атомів. Однак для, навпаки, появи можливості дешево і бистро створювати крупномірильні електросхеми, підходів існує не так багато. По інший бік зменшення стоять величезні простори недіяльних поверхонь, потенціал яких ніяк не використовується. Стіни, вікна, діловання та інші споруди, які використовуються нами не більш як «розділювачі» простору, могли б набути нових призначень і застосувань, якщо наділити їх взаємодійністю. Принаймні так гадають американські розробники з Технологічного інституту Джорджії та Каліфорнійського університету. На їхню думку, концепція «розумного дому» не буде повною, якщо не звертати вгляд на великі предмети, якими ми буквально оточені. Тому вони звернулися до способів, які дають змогу перетворювати звичайні поверхні на електронні складники та додавати їм взаємодійності.
Як зробити стіну розумною?
Одним з найбільших клопотів в забезпеченні такого взаємодійного оточення з давачів є власне їхнє влиття у часто незручне речове середовище, яке різниться матеріалами та геометрією. Перетворення стіни на взаємодійну поверхню вимагає конструкційних супоступок від того, як прикріпити первні і до бетону, і до плитки, до того, як нанести їх на нерівну поверхню. Поширювати електросхеми найрізноманітнішими матеріалами дають змогу струменеве і трафаретне тискарення електронними чорнилами, їхнє розпилювання у вигляді спрею, а також водно-трансферне тискарення. Втім, їхнє мірування обмежує, наприклад, розмір тискачів чи площа сітки для трафаретного тискарення. А також потреба у людських зусиллях: підготовка і вирівнювання трафаретів, ручне нанесення або розпорошення чорнил, видалення трафаретів. Так весь задум перетворюється на складний і трудомісткий процес. Але розроблений дослідниками робот Duco має полегшити завдання, перебравши на себе ці призначення.
Так вчені наділили його трьома видами знарядь: пером для малювання електронними чорнилами для малювання, лазерним різаком, а також ультрафіолетовою голівкою, яка дасть змогу одразу закріплювати готовий малюнок-електросхему. Причому Duco може легко перемикатися між різними видами красок за допомогою нарочитого поворотного строю зміни знаряддя. Все це знаходиться у «тілі» робота — осередній платформі — яка тримається на доземних поверхнях за допомогою двох кріплень, «ніжок», на ременях. Робот здатен малювати зі скорістю до 20 сантиметрів на секунду та кріпитися до будь-якого виду поверхні, а всі його складові можна натискарити на 3D-тискачі.
Як помалював Duco?
Разом з Duco інженери втілили п'ять прикладів додатків, які показують відсутність необхідності у втручанні людини і можливість залишити робота малювати наодинці з собою, а також його вміння малювати складні як 2D, так і 3D схеми, кількома матеріалами, використовуючи пошарове нанесення. Так спершу Duco начеркав на стіні взаємодійне піаніно розміром 160 на 32 сантиметри, на якому можна грати і чорними, і білими клавішами, перемикати тональність і встановити гучність наспіву, який дослідники відтворювали на переносних гучномовцях. Потім одну зі стін вчені перетворили на взаємодійний зглядник кавоварки 96 на 68 сантиметрів. Так завдяки Duco їхню писарну кавоварку на кухні вдалося запустити, настроїти і змінити мічність заварювання кави, торкаючись стіни.
Щоб подарувати стінам сприйняття, Duco начертив сітку розміром 200 на 110 сантиметрів з двох провідних шарів з непровідником між ними. Так поверхня може, наприклад, відслідковувати рухи і жести.
Особливу роль в приміщеннях грають вікна. На відміну від звичайних стін або дерев'яних луток, які призначаються для розділення простору, скляні поверхні повинні залишати за собою можливість видіти крізь них. Інженери встановили свого робота на вікно і дали йому натискарити на ньому сітку розміром 120 на 120 сантиметрів, яка дасть змогу збирати енергію з випромінювання FM-діапазону. На відміну від інших додатків, накопичувачі енергії вимагають, щоб схеми мали точну довжину, ширин та навіть напрямок і місцезнаходження ліній для досягнення бажаних радіочастотних оцінок. Наприклад, всі первні, які вчені нанесли схемою на вікно для збору енергії, відповідають певній довжині хвилі і тому розрізняються по довжині, ширині, знаходженню і напрямку наведення. У висліді вікно отримало можливість збирати енергію з оточуючих FM-веж у всіх напрямках і при цьому залишатися прозорим. А інженери, таким чином, успішно підживили модуль Bluetooth з встроєним тепломіром і акселерометром.
І вкінці останнім рупним додатком, який зміг створити Duco, став взаємодійний 3D-посвіт висотою 110 сантиметрів. Однак, роблячи з Duco, дослідники також виявили декілька обмежуючих чинників. Зокрема електронні чорнила на основі наночастинок срібла, які обрали через простоту у малюванні, вимагали досить багато часу для затвердіння. Наприклад, на настінне піаніно знадобилося 30 хвилин. Також необхідність у значному часі впливу ультрафіолетового випромінювання перетворює термочутливі поверхні, як-то пластик, на непридатні для поліпшення за допомогою малюнків Duco. Також поки немає можливості перезаряджати маркери для малювання самочинно, що вимагає втручання людини. У майбутньому інженери замірюються вигадати для Duco пристрій дозаправлення чорнил, а також забезпечити його USB-дрібноглядом для перевірки рівності і цілісності тискареної схеми.
Разом з Duco інженери втілили п'ять прикладів додатків, які показують відсутність необхідності у втручанні людини і можливість залишити робота малювати наодинці з собою, а також його вміння малювати складні як 2D, так і 3D схеми, кількома матеріалами, використовуючи пошарове нанесення. Так спершу Duco начеркав на стіні взаємодійне піаніно розміром 160 на 32 сантиметри, на якому можна грати і чорними, і білими клавішами, перемикати тональність і встановити гучність наспіву, який дослідники відтворювали на переносних гучномовцях. Потім одну зі стін вчені перетворили на взаємодійний зглядник кавоварки 96 на 68 сантиметрів. Так завдяки Duco їхню писарну кавоварку на кухні вдалося запустити, настроїти і змінити мічність заварювання кави, торкаючись стіни.
Щоб подарувати стінам сприйняття, Duco начертив сітку розміром 200 на 110 сантиметрів з двох провідних шарів з непровідником між ними. Так поверхня може, наприклад, відслідковувати рухи і жести.
Особливу роль в приміщеннях грають вікна. На відміну від звичайних стін або дерев'яних луток, які призначаються для розділення простору, скляні поверхні повинні залишати за собою можливість видіти крізь них. Інженери встановили свого робота на вікно і дали йому натискарити на ньому сітку розміром 120 на 120 сантиметрів, яка дасть змогу збирати енергію з випромінювання FM-діапазону. На відміну від інших додатків, накопичувачі енергії вимагають, щоб схеми мали точну довжину, ширин та навіть напрямок і місцезнаходження ліній для досягнення бажаних радіочастотних оцінок. Наприклад, всі первні, які вчені нанесли схемою на вікно для збору енергії, відповідають певній довжині хвилі і тому розрізняються по довжині, ширині, знаходженню і напрямку наведення. У висліді вікно отримало можливість збирати енергію з оточуючих FM-веж у всіх напрямках і при цьому залишатися прозорим. А інженери, таким чином, успішно підживили модуль Bluetooth з встроєним тепломіром і акселерометром.
І вкінці останнім рупним додатком, який зміг створити Duco, став взаємодійний 3D-посвіт висотою 110 сантиметрів. Однак, роблячи з Duco, дослідники також виявили декілька обмежуючих чинників. Зокрема електронні чорнила на основі наночастинок срібла, які обрали через простоту у малюванні, вимагали досить багато часу для затвердіння. Наприклад, на настінне піаніно знадобилося 30 хвилин. Також необхідність у значному часі впливу ультрафіолетового випромінювання перетворює термочутливі поверхні, як-то пластик, на непридатні для поліпшення за допомогою малюнків Duco. Також поки немає можливості перезаряджати маркери для малювання самочинно, що вимагає втручання людини. У майбутньому інженери замірюються вигадати для Duco пристрій дозаправлення чорнил, а також забезпечити його USB-дрібноглядом для перевірки рівності і цілісності тискареної схеми.