3D-дисплей может привнести прикосновение в цифровой мир

Эндрю Корселли

Представьте себе iPad с поверхностью, которая может трансформироваться и деформироваться, позволяя вам рисовать 3D-дизайны, создавать стихи хайку, которые выскакивают из экрана, и даже держать руку вашего партнера, находясь в океане.

Таково видение команды исследователей из Университета Колорадо в Боулдере. В новом исследовании, профинансированном Национальным научным фондом и опубликованном в журнале Nature Communications, группа создала единственный в своем роде меняющий форму дисплей, который помещается на карточном столе. Устройство состоит из сетки 10 на 10 мягких роботизированных «мышц», которые могут чувствовать внешнее давление и выскакивать, создавая узоры. Он достаточно точен, чтобы генерировать прокручиваемый текст, и достаточно быстр, чтобы встряхнуть химический стакан, наполненный жидкостью.

«По мере развития технологий мы начали с отправки текста на большие расстояния, затем аудио, а теперь и видео», — сказал соавтор Брайан Джонсон. «Но нам все еще не хватает связи».

Истоки проекта лежат в поиске другой технологии: синтетических органов. В 2017 году исследователи под руководством профессора Марка Рентшлера разработали то, что они называют ТКАНЬЮ — мягкие органы, которые ведут себя и ощущаются как настоящие части человеческого тела, но полностью сделаны из силиконоподобных материалов.

Однако при разработке этой технологии команда пришла к идее настольного дисплея. Исследование является частью программы «Материаловедение и инженерия».

Другие исследовательские группы разработали аналогичные умные планшеты, но дисплей CU Boulder мягче, занимает гораздо меньше места и работает намного быстрее. Каждая из его роботизированных мышц может активироваться до 50 раз в секунду.

Вот эксклюзивное интервью Tech Briefs с Рентшлером, отредактированное для большей длины и ясности.

Технические сводки: Я уверен, что их слишком много, чтобы сосчитать, но с какой самой большой технической проблемой вы столкнулись при разработке этой технологии?

Рентшлер : Парой ключевых задач действительно была интеграция всего в форм-факторе, который действительно мог помочь нам продемонстрировать возможности этого подхода. Я бы назвал это 1А, а 1Б на самом деле будет просто разработкой новых сенсорных возможностей и интеграцией их в систему.

Технические сводки: Не могли бы вы объяснить очень простыми словами, как это работает?

Рентшлер : Да, конечно. Итак, на базовом уровне у нас есть система размером с настольную игру — пара футов на пару футов в ширину и примерно два-три дюйма в высоту. На самом деле это массив пикселей, 10 на 10 пикселей, но мы создали модульную систему. Таким образом, под каждым пикселем имеется несколько исполнительных механизмов, которые сложены вместе и позволяют пикселю перемещаться вверх и вниз. Это маленькая ячейка, и эта маленькая ячейка имеет ширину примерно два дюйма на два дюйма, и эта ячейка может двигаться вверх и вниз в зависимости от того, что она воспринимает, и на основе схемы управления, которая у нас под ней. Итак, внутри этой клетки есть приводы, которые перемещаются вверх и вниз, но в нее также встроены сенсоры.

У нас есть магнитные частицы на поверхности его верхней части, поэтому мы можем измерить деформацию либо вертикально, либо расширенную вверх, либо также, если что-то на нее давит вниз, мы можем это почувствовать. Итак, это отдельная ячейка, а затем у нас есть ряд из них, то есть массив 1x10 этих ячеек подряд, и это то, что мы считаем модулем. И затем у нас есть 10 таких рядов, сложенных вместе, или 10 таких модулей вместе на дисплее, который есть в статье.

А еще у нас есть мягкий силиконовый слой, черный слой, который размазан по всему телу. Это очень тонкий лист, но он позволяет ему представлять собой сплошную поверхность. Таким образом, мы можем манипулировать непрерывной средой, одной из которых является жидкость на поверхности, используя более дискретные исполнительные механизмы, находящиеся под ней.

Технические сводки : Вы утверждаете, что можете использовать эти искусственные органы для разработки медицинских устройств и/или хирургических роботизированных инструментов с гораздо меньшими затратами, чем использование настоящих тканей животных. Однако при разработке этой технологии команда пришла к идее настольного дисплея. Как вы выбрали настольный дисплей?