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研究人員開發了3D打印對象 可以跟蹤和存儲它們的使用方式

放大字體  縮小字體 發布日期:2019-06-11  來源:中原五金機電網     瀏覽次數:169
核心提示:現在,華盛頓大學的工程師開發出了可以跟蹤和存儲自己使用的3D打印設備,而無需使用電池或電子設備。相反,該系統使用稱為反向散
 現在,華盛頓大學的工程師開發出了可以跟蹤和存儲自己使用的3D打印設備,而無需使用電池或電子設備。相反,該系統使用稱為反向散射的方法,通過該方法,設備可以通過反射用天線發送給它的信號來共享信息。

  “我們有興趣通過3D打印制作無障礙輔助技術,但我們沒有簡單的方法來了解人們如何使用它,”合著者Jennifer Mankoff說,他是UW Paul G. Allen計算機學院的教授??茖W與工程。“我們能否提出一種無電路解決方案,可以打印在消費級現成的打印機上,并允許設備本身收集信息?這就是我們在本文中展示的內容。”

  UW團隊將于10月15日在柏林的用戶界面軟件和技術ACM研討會上展示其研究成果。

  華盛頓大學的工程師創建了一個3D打印設備原型,可以存儲信息,例如有人使用胰島素筆的次數,通過在棘輪內卷起一個只能向一個方向移動的彈簧(如圖所示)。當用戶釋放棘輪時,彈簧展開并移動觸發開關以接觸天線的齒輪。計算每個聯系人以確定某人使用該設備的次數。圖片來源:Mark Stone /華盛頓大學

  此前,該團隊開發了第一批連接到無需電子設備的Wi-Fi的3D打印物。這些純塑料設備可以測量洗滌劑瓶是否運行不足,然后自動在線訂購。

  “在這些應用中使用塑料意味著您不必擔心電池耗盡或設備變濕。這可能會改變我們對計算的看法,”資深作者艾倫學校副教授Shyam Gollakota表示。“但如果我們真的想將3D打印對象轉換為智能對象,我們需要監控和存儲數據的機制。”

  研究人員首先解決了監測問題。在他們之前的研究中,他們的系統跟蹤一個方向的運動,這適用于監測洗衣粉水平或測量風速或水速。但現在他們需要制作可以監控雙向運動的物體,如打開和關閉藥瓶。

  “上一次,我們有一個向一個方向轉動的齒輪。當液體流過齒輪時,它會向下推開關以接觸天線,”主要作者Vikram Iyer說,他是華盛頓大學電氣與計算機系的博士生工程。“這次我們有兩個天線,一個在頂部,一個在底部,可以通過連接到齒輪的開關接觸。因此,打開藥瓶蓋可以使齒輪向一個方向移動,從而推動開關與其中一個接觸。兩個天線。然后關閉藥瓶蓋使齒輪向相反方向轉動,開關撞到另一個天線。

  兩個天線都是相同的,因此團隊必須設計一種方法來解碼上限移動的方向。

  “齒輪的牙齒有一個特定的順序,編碼信息。它就像摩爾斯電碼,”共同作者艾倫學校的博士生 Justin Chan說。“因此,當你向一個方向轉動蓋子時,你會看到前面的信息。但是當你向另一個方向轉動蓋子時,你會收到反向信息。”

  除了跟蹤例如藥瓶蓋運動之外,這種相同的方法還可用于監控人們如何使用假肢,例如3D打印的e-NABLE手臂。這些機械手安裝在手腕上,旨在幫助手部異常的兒童抓住物體。當孩子伸出手腕時,手上的電纜會收緊,使手指閉合。因此,團隊3-D打印了一個帶有雙向傳感器原型的e-NABLE手臂,通過確定手腕的角度來監控手的開合。

  研究人員還希望創建一個3D打印對象,可以在Wi-Fi范圍之外存儲其使用信息。對于這個應用,他們選擇了一種可以監測其使用的胰島素筆,然后在它變低時發出信號。

  “即使你沒有Wi-Fi連接,你仍然可以服用胰島素,”Gollakota說。“因此,我們需要一種機制來存儲您使用它的次數。一旦您回到該范圍內,您就可以將存儲的數據上傳到云中。”

  該方法需要機械運動,如按下按鈕,并通過在棘輪內卷起彈簧來存儲該信息,該彈簧只能在一個方向上移動。每當有人按下按鈕時,彈簧就會變得更緊。在用戶釋放棘輪之前,它無法放松,希望在后向散射傳感器的范圍內。然后,當彈簧展開時,它會隨著齒輪轉動而移動一個齒輪,該齒輪觸發開關以反復接觸天線。計算每個聯系人以確定用戶按下按鈕的次數。

  這些設備只是原型,表明3D打印材料可以感知雙向移動和存儲數據。Mankoff說,接下來的挑戰將是采取這些概念并縮小它們,以便它們可以嵌入真正的藥瓶,假肢或胰島素筆中。

  “這個系統將為我們提供更高保真度的圖片,”她說。“例如,現在我們沒有辦法跟蹤人們是否以及如何使用電子NABLE手。最后我想對這些數據做些什么來預測人們是否會放棄基于設備關于他們如何使用它。

 
 
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