Сенсорные структуры из метаматериалов смогут заменить сразу несколько датчиков

Ученые из Массачусетского института создали новый инструмент, заменяющий тактильные датчики, измерители давления и сенсоры смещения одновременно. Это гибкая конструкция, выстроенная из метаматериалов, которая реагирует на прикосновения пользователя и передает команды в зависимости от их силы и направления. Еще одна особенность новинки в том, что она невероятно проста и легко распечатывается на 3D-принтере.

Идея в том, что в ячеистой, пористой структуре деформация отдельных частей всегда происходит по-разному, и если определить места с наибольшим смещением, их можно превратить в контрольные точки. В своем эксперименте американские ученые напечатали прочную рамку в виде круга, внутрь вставили подобие джойстика, а между ними разместили сгибаемые вставки. Когда рука двигает джойстик, вставки изгибаются в соответствующем направлении, что и служит командой.

Изюминка в том, что основная часть конструкции выполнена из простого пластика, а пространство вокруг джойстика, внутренняя стороны рамки и вставки – из пластика с добавлением токопроводящей нити. Такой метаматериал сохраняет базовые свойства, и дополнительно позволяет применить емкостное зондирование, чтобы по изменению положения проводящих частей вычислить характер этих изменений. Проще говоря, определить с большой точностью, в каком направлении и с какой силой был сдвинут джойстик.

Полученный инструмент с успехом применили для управления в игре Pacman, но это лишь начало. Та же команда ученых разработала программу MetaSense, которая позволяет проектировать разные конструкции и определять в них места наибольшего смещения. Именно туда и надо ставить токопроводящие фрагменты, чтобы превратить, например, сидение кресла в датчик веса, а его подлокотник в кнопку включения настенного светильника. Система позволяет создавать широкий спектр пассивных конструкций, которые при внешнем воздействии начинают работать еще и как датчики.