LiftTiles:Aktuator-baserede byggeklodser til formændrende grænseflader

Storskala grænseflader, der ændrer form, kan bruges til at skabe interaktive skærme eller miljøer, der kan tilpasses til at imødekomme behovene for menneskelige brugere. På trods af deres potentiale, at skabe disse systemer har indtil videre vist sig udfordrende, da de kan være dyre at bygge og kræver en plads, der er stor nok til at tillade forskellige konfigurationer.

Forskere ved University of Colorado Boulders ATLAS Institute, Keio University og University of Tokyo har for nylig skabt et sæt modulære byggeklodser, døbt LiftTiles, der kan bruges til at skabe rumskala formændrende grænseflader. Designet af disse unikke byggeklodser, præsenteret i et papir, der er forududgivet på arXiv, er inspireret af mekanismen bag festhornene.

"Vi ønskede at skabe foranderlige arkitektoniske (rumstørrelse) oplevelser - vægge, gulve og møbler, der kan arrangeres og omarrangeres under computerstyring, "Ryo Suzuki, ph.d. studerende ved ATLAS Instituttet, der kom med designet, fortalte TechXplore.

Ideen om at bruge pneumatik og oppustelige aktuatorer til at skabe arkitektoniske oplevelser i rumstørrelse går tilbage til 1970'erne, og mere specifikt, til et projekt kaldet INFLATOCOOKBOOK, af avantgarde-arkitekturgruppen Ant Farm. For nylig, flere andre designere og arkitekter begyndte at bruge oppustelige materialer til at bygge store 3D-skærme. Et par bemærkelsesværdige eksempler er Asif Khans 3-D billboard, præsenteret ved OL i Sochi i 2014, og en installation skabt af Scandinavian Design Group i Norge, bestående af et interaktivt loft.

Forskere, der er specialiseret i udviklingen af ​​teknikker til interaktion mellem mennesker og computere, har også undersøgt brugen af ​​pneumatik og andre oppustelige materialer til at skabe formændrende skærme. Imidlertid, de fleste af de resulterende grænseflader har været relativt små i størrelse eller er afhængige af et monolitisk design (dvs. dannet af en enkelt stor blok i stedet for flere små blokke).

Grænsefladen skabt af Suzuki og hans kolleger bruger aktuatorer så store, modulære byggeklodser. I modsætning til nogle af de tidligere foreslåede grænseflader, deres design giver brugerne mulighed for nemt at bygge skærme i rumstørrelse og formskiftende, tilpasse dem ud fra deres behov.

"3D-skærme i fuld størrelse er dyre og tidskrævende at konstruere, "Suzuki sagde. "Hovedformålet med LiftTiles-projektet er at gøre det muligt for designere og udviklere hurtigt og nemt at bygge en fungerende prototype af en rumstørrelse, formændrende grænseflade, så de (og vi) kan opleve det, før de går i gang med det dyre. og tidskrævende proces med at konstruere et robust og færdigt produkt."

LiftTiles skabt af Suzuki og hans kolleger er i det væsentlige 30 cm firkantede fliser, der kan hæves og sænkes fra 15 cm til 150 cm ved hjælp af en computer. Hver flise hæves individuelt ved at puste et fleksibelt rør op, der rulles på en fjederdrevet rulle, ligner bevægelsen af ​​et festhorn, når det strækker sig. Når den tømmes for luft, det samme rør trækker sig tilbage og ruller op igen, sænkning af flisen.

LiftTiles har flere fordele sammenlignet med andre byggeklodser, der bruges til at skabe storskala formskiftende grænseflader. For det første, fliserne vejer 10 kg hver og er stærke nok til at bære yderligere 10 kg. De er desuden kompakte og kan komprimeres ned til 15 cm.

Samling af en enkelt flise, som omfatter selve flisen og det fleksible rør, koster $8. LiftTiles kunne således være en billig og effektiv løsning til at bygge fungerende prototyper af formændrende grænseflader i rumstørrelse.

"Vi udviklede et billigt modulært design til oprullede pneumatiske aktuatorer, der er ret billige og kraftige nok til at løfte 10 kg, "Forklarede Suzuki. "Kombinationen af ​​dens egenskaber gør LiftTiles velegnede til prototyper af formtransformationer i rumskala, da deres modulære og rekonfigurerbare design gør det muligt for forskere og designere hurtigt at konstruere forskellige geometrier og til at undersøge applikationer."

De aktuatorbaserede byggeklodser kan snart blive brugt af designere verden over til at bygge mock-up displays, i sidste ende producerer en række forskellige miljøer. For eksempel, brugere kunne skabe formændrende gulve til adaptive møbler, formændrende vægge til dynamiske skillevægge og miljømæssige haptiske grænseflader til fordybende VR-oplevelser.

"I vores studier, vi vil gerne finde måder at gøre LiftTiles hurtigere, " sagde Suzuki. "Fuldstændig forlængelse af en LiftTile tager 16 sekunder og helt tilbagetrækning tager 4 sekunder, for langsom til at støtte, for eksempel, et VR-spil i rumstørrelse. Vi planlægger også at afholde en workshop med forskere og designere (f.eks. indretningsarkitekter og arkitekter) til at udforske og prototype applikationer af LiftTiles."

I fremtiden, Suzuki og hans kolleger planlægger at forsyne fliserne med akustik, kapacitive og trykfølende evner, forbedre deres interaktion med det omgivende miljø. De planlægger også at give dem et mere dynamisk udseende, for eksempel, ved at installere LED-lys på deres overflade.

"I øjeblikket, vi styrer hver LiftTile gennem en central mikrocontroller, forbundet med ledninger, og dette begrænser arrangementerne af LiftTiles på gulvet, "Suzuki tilføjede. "Ved at udskifte ledningerne med Wi-Fi-forbindelser ville vi kunne overvinde denne begrænsning."

© 2020 Science X Network