Zespół University of Washington ulepsza urządzenia elektroniczne z elektronicznym nadrukiem 3D

Naukowcy z University of Washington opracowali inteligentne druki 3D, które mogą śledzić i przechowywać informacje o ich własnym zastosowaniu, bez potrzeby stosowania jakichkolwiek urządzeń elektronicznych. Te przedmioty, takie jak butelki na pigułki lub protezy, mogą gromadzić cenne informacje za pomocą metody zwanej wstecznym rozpraszaniem, która polega na odbijaniu sygnałów, które zostały przesłane za pomocą anteny.

Badania zostały udokumentowane w artykule zatytułowanym "Bezprzewodowy Analityka dla obiektów drukowanych 3D. "

" Interesuje nas udostępnianie dostępnej technologii wspomagającej z drukowaniem 3D, ale nie mamy łatwego sposobu, aby dowiedzieć się, jak ludzie go używają "- powiedziała współautorka Jennifer Mankoff, profesor w Wyższej Szkole Informatyki i Inżynierii Uniwersytetu im. Paula G. Allena. "Czy możemy wymyślić rozwiązanie bez obwodu, które mogłoby być drukowane na gotowych do użytku drukowanych drukarkach i pozwalało samo urządzenie gromadzić informacje? To, co pokazaliśmy, było możliwe w tym artykule. "

Ci sami naukowcy wykorzystali rozpraszanie wsteczne do przesyłania sygnałów między obiektami drukowanymi 3D bez urządzeń elektronicznych, pozwalając im na połączenie z Wi-Fi.

"Używanie plastiku w tych aplikacjach oznacza, że ​​nie musisz się martwić o wyczerpanie się baterii lub zmoknięcie urządzenia. To może zmienić sposób, w jaki myślimy o informatyce "- powiedział starszy autor, Shyam Gollakota, profesor nadzwyczajny w szkole Allen. "Ale jeśli naprawdę chcemy przekształcić obiekty drukowane 3D w inteligentne obiekty, potrzebujemy mechanizmów do monitorowania i przechowywania danych."

W poprzednim badaniu system śledził ruch w jednym kierunku, co było przydatne dla rzeczy jak monitorowanie poziomu detergentu piorącego w butelce lub pomiar prędkości wiatru lub wody. W tym badaniu musieli jednak być w stanie monitorować ruch dwukierunkowy, taki jak otwieranie i zamykanie butelki pigułki.

"Ostatnim razem mieliśmy sprzęt, który obracał się w jednym kierunku. Gdy płyn przepływał przez bieg, pchnął przełącznik w dół, aby skontaktować się z anteną "- powiedział główny autor Vikram Iyer, doktorant w Wydziale Elektrotechniki i Informatyki UW. "Tym razem mamy dwie anteny, jedną na górze i jedną na dole, do której można się podłączyć przełącznikiem przymocowanym do przekładni. Tak więc otwarcie kołpaka na butelkę pigułki powoduje przesunięcie narzędzia w jednym kierunku, co popycha przełącznik do kontaktu z jedną z dwóch anten. A następnie zamknięcie kapsla butelki pigułki przekręca bieg w przeciwnym kierunku, a przełącznik uderza w drugą antenę. "

anteny są identyczne, więc zespół musiał dowiedzieć się, w jaki sposób określić, w jakim kierunku porusza się czapeczka, czy to otwierające, czy zamykające.

"Zębatki koła zębatego mają określoną kolejność, która koduje wiadomość. To jak kod Morse'a "- powiedział współautor Justin Chan, doktorant w szkole Allen. "Więc kiedy przekręcisz czapkę w jednym kierunku, zobaczysz komunikat idący dalej. Ale kiedy przekręcisz korek w drugą stronę, otrzymasz komunikat zwrotny. "

Ta metoda może być również używana do określenia, w jaki sposób ludzie używają urządzeń protetycznych. Aby to zademonstrować, zespół 3D wydrukował rękę e-NABLE z prototypem ich dwukierunkowego czujnika, który monitoruje otwieranie i zamykanie ręki, określając kąt nadgarstka. Zespół chciał także wydrukować element 3D, który mógłby przechowywać informacje poza zasięgiem Wi-Fi. Wybrali wstrzykiwacz do insuliny, który może monitorować jego stosowanie i sygnalizować, kiedy robi się coraz mniej.

"Nadal możesz przyjmować insulinę, nawet jeśli nie masz połączenia Wi-Fi" - powiedział Gollakota. "Potrzebowaliśmy więc mechanizmu przechowującego ile razy go używałeś. Gdy wrócisz do zakresu, możesz przesłać zapisane dane do chmury. "

Proces ten wymaga mechanicznego ruchu, takiego jak naciśnięcie przycisku. Informacje są przechowywane przez zwijanie sprężyny w grzechotce, która może poruszać się tylko w jednym kierunku. Za każdym naciśnięciem przycisku sprężyna staje się mocniejsza. Nie może się on rozwinąć, dopóki nie zostanie zwolniony mechanizm zapadkowy, w którym to momencie sprężyna rozwija się i przesuwa koło zębate, które uruchamia przełącznik, który wielokrotnie styka się z anteną, gdy koło się obraca. Kontakty są zliczane w celu określenia, ile razy przycisk został naciśnięty.

Następnym krokiem będzie zmniejszenie prototypów drukowanych 3D, tak aby mogły one zostać wbudowane w takie rzeczy, jak butelki na tabletki i wstrzykiwacze do insuliny, zgodnie z Mankoff .

"Ten system da nam bardziej wierny obraz tego, co się dzieje", powiedziała. "Na przykład w tej chwili nie mamy możliwości śledzenia, czy i jak ludzie używają rąk e-NABLE. Ostatecznie to, co chciałbym zrobić z tymi danymi, to przewidzieć, czy ludzie porzucą urządzenie w oparciu o to, jak go używają. "