Forskere gør bløde, aktiverede genstande ved hjælp af kommercielle strikkemaskiner

Carnegie Mellon University forskere har brugt beregningsmæssigt kontrollerede strikkemaskiner til at lave plyslegetøj og andre strikkede genstande, der aktiveres af sener. Det er en tilgang, de siger, en dag kan bruges til omkostningseffektivt at lave bløde robotter og bærbare teknologier.

Software udviklet af forskere fra CMU's Morphing Matter Lab og Dev Lab i Human-Computer Interaction Institute gør det muligt for objekterne at komme frem fra strikkemaskinerne i deres ønskede former og med sener, der allerede er indlejret. De kan derefter fyldes og senerne fastgøres til motorer, efter behov.

Lea Albaugh, en ph.d. studerende, der ledede forskningsindsatsen, udviklet senen-indlejringsteknik og udforsket dette designrum for at lave lampeskærme, der ændrer form, fyldte figurer, der giver kram, når de stikkes i maven og endda en trøje med et ærme, der bevæger sig af sig selv. Selvom det stort set er fantasifuldt, disse objekter demonstrerer evner, der i sidste ende kan have alvorlige applikationer, såsom bløde robotter.

"Blød robotik er et område i vækst, "Albaugh bemærkede." Ideen er at bygge robotter af materialer, der i sagens natur er sikre for mennesker at være i nærheden, så det ville være meget svært at såre nogen. Aktiverede bløde komponenter ville være billige at producere på kommercielle strikkemaskiner.

"Vi har så mange bløde objekter i vores liv, og mange af dem kunne gøres interaktive med denne teknologi, "tilføjede hun." En beklædningsgenstand kan være en del af dit personlige informationssystem. Din trøje, for eksempel, måske trykke dig på din skulder for at få din opmærksomhed. Stolens stof kan tjene som en haptisk grænseflade. Rygsække åbner måske sig selv. "

Albaugh og hendes medforskere, HCII -fakultetsmedlemmer Scott Hudson og Lining Yao, vil præsentere deres forskning på CHI 2019, foreningen for computermaskiners konference om menneskelige faktorer i computersystemer, 4.-9. Maj i Glasgow, Skotland. En video er tilgængelig online.

Kommercielle strikkemaskiner er veludviklede og meget udbredte, men kræver generelt omhyggelig programmering for hvert beklædningsgenstand. Denne nye forskning bygger på tidligere CMU -arbejde med at automatisere processen, gør det lettere at bruge disse masseproduktionsmaskiner til at producere tilpassede og engangsdesign.

"Det er en ret bekvem pipeline at bruge til fremstilling af aktiverede strikkede objekter, "sagde Yao, adjunkt i HCII. Andre forskere har eksperimenteret med aktiverede tekstilgenstande, hun bemærkede, men har stået over for den tidskrævende opgave at tilføje sener til færdige varer. Indlejring af sener i materialerne, når de er skabt, sparer tid og kræfter, og tilføjer præcision til aktiveringen.

Forskerne udviklede metoder til at indlejre senestier vandret, lodret og diagonalt i stofark og rør. De viste, at stoffets form, kombineret med orienteringen af ​​senestien, kan producere en række forskellige bevægelseseffekter. Disse omfatter asymmetriske bøjninger, S-formede bøjninger og vendinger. Objekternes stivhed kan justeres ved at proppe dem med forskellige materialer, som dem der er tilgængelige for hobbyfolk.

En række senematerialer kan bruges, herunder polyesterindpakket quiltningstråd, rent silke garn og nylon monofilament.

Ud over at aktivere objekterne, disse teknikker kan også tilføje sanseevner til objekter. Ved at fastgøre sensorer til hver sene, for eksempel, det er muligt at fornemme i hvilken retning objektet bliver bøjet eller snoet. Ved at strikke med ledende garn, forskere viste, at de kunne oprette både kontaktpuder til kapacitiv berøringsføling og belastningssensorer for at opdage, om en farveprøve er strakt.

3D-udskrivning bruges allerede til at lave skræddersyede, aktiverede objekter og robotkomponenter, Albaugh sagde, selvom materialerne ofte er hårde. Beregningsstyret strikning har potentiale til at udvide mulighederne og gøre resultaterne mere folkevenlige.

"Jeg tror, ​​at der er enorm kraft i at bruge materialer, som folk allerede forbinder med komfort, " hun sagde.