ソファがリモコンに変身、PCBが落書きに隠れる、MITの技術オタクのスマートホームはこんな感じ

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都会と田舎の交差点にある素朴なスイッチ、何か印象に残ることはありますか？

強制的なヨーロッパ風、強制的なレース、強制的な少女らしさ、これらすべては改革開放初期の人々の色彩への欲求を露呈している。

前の世代の人たちは、ドアの壁にあるスイッチがあまりにも醜くて唐突すぎると思っていたのかもしれません。

現在、これらのスイッチに耐えられない MIT の研究者 (yi) (shu) (jia) は、醜いスイッチを改造することを決定しました。

回路やセンサーを壁、ソファ、柱など家の中のあらゆる場所に埋め込むことで、家全体が大きな PCB 回路基板に変わります。すべての線、すべてのノード、すべての制御デバイスが、カメレオンのように部屋の装飾自体に埋め込まれます。突然スイッチが切り替わるのを二度と目にすることはありません。

たとえば、この落書きの壁を見てください。まるで室内装飾品のようです。

しかし、電球のグラフィックに触れると、上にある実際の電球が点灯します。

壁に描かれたペイントスプレーボトルに触れると、触れた場所に応じて光が調整されます。暗闇に触れると、光は暗くなります。

ペイントボトルからカラフルな模様が噴出されます。光は触れた色に変わります。

装飾品だと思ったら、それはセンサーです。

たとえば、この工業用セメント柱の五線譜パターンは、小学校の音楽教室のように見えます。

実際、音符に触れると音楽が再生され、もう一度触れると曲が変わります。

壁だけでなく、ソファにも秘密が隠されています。手を振るだけで、隣のテレビのフォトアルバム システムの写真を切り替えることができます。

こうすることで、見苦しいスイッチがなくなるだけでなく、ごちゃごちゃした配線もなくなり、リモコンが見つからないという心配もなくなります。家全体が相互作用の一部になります。

家を改装した後、彼らは改装記録をヒューマンコンピュータインタラクションのトップカンファレンスであるCHI 2020に投稿しました。

論文では、MITの技術オタクたちが自分たちの装飾計画のアイデアと技術的な詳細を喜んで共有しました。

これを読んだら、自分でやるのも不可能ではありません。

ユーザーインターフェースを物理環境に統合する

まず、3D エディターでアートワークをデザインする必要があります。表示要素がどのように見えるか、センサーがどのように接続されているかを明確にします。

もちろん、技術オタクたちは、設計プロセスを簡素化するために、3D エディター Blender にツールキットを統合しました。

たとえば、壁にスイッチを設置して照明の明るさと色温度を調整したい場合は、まず壁のサイズを測り、Blender でモデル化します。

表示要素のデザインについては、まずPSなどの描画ソフトで行い、その画像をテクスチャとして3Dモデルにマッピングすることができます。

ツールキットには、インタラクティブ性を高める 7 つの描画ツールが含まれています。

タッチ ボタン、スライダー (線形/自由形式)、距離センサー、発光ディスプレイなどの出力要素、ワイヤ、マイクロコントローラ コネクタ、消しゴム ツール。

デモ操作を見てみましょう:

スライダーなどの回路基板デザインに芸術的な外観レイヤーを重ねることができることがわかります。

もちろん、より多くのレイヤーのテンプレート デザインもサポートされています。例えば、この電球型のタッチスイッチは、導電層、誘電体層、蛍光層、および上部の透明導電体で構成されています。

回路基板と外観の設計が完了したら、装飾を容易にするために、カッティングプロッター、レーザー切断機などの機器を使用してテンプレートを印刷することを選択できます。

ただし、このようなスプレー テンプレートは、ソファなどの凹凸のある表面にはうまく機能しない可能性があります。

そこで、別の解決策として投影があります。

次に、実際の装飾工程に移ります。

準備する必要があるハードウェアには、スプレーガン、機能性インク、装飾に必要な保護ツールが含まれます。

スプレーガンに関しては、インク量と空気の流れの両方を制御するデュアルアクショントリガー、重力供給システム、空気とインクを内部で混合するミキシングポイントを備えています。この構成は詳細を描画するのに適しており、回路の作成に役立ちます。

デモケースで使用されている機能性インクは、Lumilor と KPT が製造した銅、誘電体、蛍光体、透明導電体インクです。

次に、デザインに従って導電性銅インクをスプレーします。次に回路に基づいてアートを作成します。

最後に、マイクロコントローラボードを接続することを忘れないでください。

これまでにも壁面タッチパネルスイッチは市場に存在していましたが、

しかし、比較すると、このソリューションはプリンターのサイズの制限を打ち破り、あらゆる素材や形状のアイデアをより簡単に実現できます。

技術評価

MITの技術オタクたちも、装飾はまだ完了しておらず、作業を厳密に行う必要があると語った。

彼らは、 SprayableTechと名付けられたこの技術の実際の効果を、さまざまな素材やさまざまな形状の表面でテストしました。

結果は、材質に関係なく、スプレーされた銅トレースは高い導電性を示し、抵抗範囲は 0.07Ω ～ 0.25Ω であることを示しています。

多孔質の石などの非常に粗い表面でも、スプレー粒子は材料の深い空洞に到達し、表面全体を覆うことができます。

さらに、導電性と表面形状の角度の間には有意な関係はありません。

つまり、スプレーされた回路は壁の曲がりの影響を受けません。

著者について

この装飾方法を提案したチームは、有名な MIT CSAIL のものです。

第一著者の Michael Wessely 氏は、CSAIL のヒューマン コンピュータ インタラクション グループの博士研究員であり、パリ南大学の博士号を取得しています。彼は、ヒューマン コンピュータ インタラクションのトップ カンファレンスである UIST で 2014 年と 2019 年に 2 度、最優秀論文賞を受賞しており、現在は CSAIL でエンジニアリング インタラクション テクノロジーのコースを教えています。

この論文の責任著者は、MIT のヒューマン コンピュータ インタラクション グループの責任者であり、同校の助教授でもあるステファニー ミューラー氏です。彼女のリーダーシップのもと、チームは多彩で独創的なさまざまな研究も行ってきました。

たとえば、3D プリントを使用して実際に色を変えることができるカメレオンを作成する方法は次のとおりです。

あるいは、人間の動きの軌跡を印刷する方法:

ふわふわのパンの食感を 3D プリントする方法:

それは人々を空腹にさせます。