Новая платформа быстрого прототипирования, VIK, использует реконфигурируемые строительные блоки со интегрированной электроникой, которую можно собрать в сложные функциональные устройства. Кредит: Джек Форман
Прототипирование больших структур с интегрированной электроникой, например, стулом, который может контролировать чью -то сидячую позу, обычно является трудоемким и расточительным процессом.
Возможно, потребуется изготовить несколько версий структуры стула с помощью 3D -печати и лазерной резки, генерируя большие отходы, перед сборкой рамы, датчиков прививки и другой хрупкой электроники, а затем подключить его к созданию рабочего устройства.
Если прототип не удается, у производителя, скорее всего, не будет выбора, кроме как отбросить его и вернуться к чертежной доске.
Исследователи MIT придумали лучший способ итеративно проектировать большие и крепкие интерактивные структуры. Они разработали платформу быстрой разработки, которая использует реконфигурируемые строительные блоки со встроенной электроникой, которая может быть собрана в сложные функциональные устройства. Вместо того, чтобы наращивать электронику в структуру, электроника становится структурой.
Эти легкие трехмерные строительные строительные блоки, известные как воксели, имеют высокую прочность и жесткость, наряду с интегрированными зондированием, откликом и обработкой, которые позволяют пользователям без механической или электротехнической инженерной экспертизы быстро производить интерактивные электронные устройства.
Воксели, которые можно собрать, разобрать и перенастроить почти бесконечно в различные формы, стоят около 50 центов каждая.
Платформа прототипирования, называемая Vik (набор изобретений Voxel), включает в себя удобный инструмент проектирования, который обеспечивает сквозное прототипирование, позволяющее пользователю моделировать ответ структуры на механические нагрузки и итерацию по дизайну по мере необходимости.
«Речь идет о демократизации доступа к функциональным интерактивным устройствам. С VIK не требуется 3D-печать или лазерная резка. Если у вас просто есть лиц вокселей, вы можете создавать эти интерактивные структуры в любом месте, где вы хотите»,-говорит Джек Форман, студент MIT в области медиа-искусств и наук и партнерский центр MIT для BITS и ATAM-ATMOMS) и CBA) и CBA) и CBA) и CBA ON VIIK ON VIIK ON VIIK ON VIIK ON VIIK ON VIIK ON VIIK ON VIIK ON VIIK ON VIIK ON VIIK ON VIIK ON VIIK ON VIIK ON VIIK ON VIIK ON VIIK ON VIIK ON VIIK ON VIIK ON VIIK ON VIIK.
Форман присоединился к газете автором соавтора и коллега-аспиранта Миана Смит; аспирант Амира Абдель-Рахман; и старший автор Нил Гершенфельд, профессор MIT и директор CBA. Исследование будет представлено на конференции по человеческим факторам в вычислительных системах (Chi 2025), состоявшейся 26 апреля — 1 мая в Йокогаме, Япония.
Функциональные строительные блоки
Вик основан на многолетней работе в CBA по разработке дискретных сотовых строительных блоков, называемых вокселями. Один воксель, алюминиевая решетка Cuboctahedra (которая имеет восемь треугольных лиц и шесть квадратных лиц), достаточно силен, чтобы поддержать 228 килограммов, или около веса вертикального пианино.
Вместо того, чтобы быть 3D-печатью, фрезерованные или лазерные воксели, собираются в крупномасштабные, прочные, прочные конструкции, такие как компоненты самолетов или ветряные турбины, которые могут реагировать на их среду.
Команда CBA объединила воксели с другой работой в своей лаборатории, сосредоточенной на взаимосвязанных электрических компонентах, давая воксели со структурной электроникой. Сборка этих функциональных вокселей генерирует структуры, которые могут передавать данные и мощность, а также механические силы, без необходимости в проводах.
Они использовали эти электромеханические строительные блоки для разработки VIK.
«Было интересной задачей подумать о адаптации многих наших предыдущих работ, которая была посвящена заинтересованным инженерным показателям, к удобной системе, которая имеет смысл, весело и легко работать с ними»,-говорит Смит.
Например, они увеличили конструкцию вокселя, поэтому структуры решетки легче собираться и разобрать. Они также добавили алюминиевое перекрестное соединение в подразделения, чтобы улучшить свою силу и стабильность.
Кроме того, Vik Voxels имеют обратимое соединение Snap-Plit, поэтому пользователь может бесшовно собирать их без необходимости дополнительных инструментов, в отличие от некоторых предыдущих конструкций вокселей, в которых использовались заклепки в качестве крепеж.
«Мы разработали лиц вокселей, чтобы разрешить только правильные соединения. Это означает, что, если вы строите воксели, вы гарантированно создаете правильный жгут проводов. Как только вы закончите свое устройство, вы можете просто подключить его, и оно будет работать», — говорит Смит.
Жгуты проводки могут добавить значительные затраты на функциональные системы и часто могут быть источником отказа.
Доступная платформа для прототипирования
Чтобы помочь пользователям, которые имеют минимальный инженерный опыт создать широкий спектр интерактивных устройств, команда разработала удобный интерфейс для моделирования структур 3D вокселей.
Интерфейс включает в себя модели моделирования конечных элементов (FEA), которая позволяет пользователям извлекать структуру и моделировать силы и механические нагрузки, которые будут применены к нему. Он добавляет цвета к анимации устройства пользователя для определения потенциальных точек отказа.
«Мы создали то, что по сути является« Minecraft »для приложений вокселей. Вам не нужно хорошее чувство гражданского строительства или анализа фермы, чтобы убедиться, что структура, которую вы создаете, безопасна. Любой может построить что -то с VIK и доверять этому», — говорит Форман.
Пользователи также могут легко интегрировать готовые модули, такие как динамики, датчики или приводы в свое устройство. Вик подчеркивает гибкость, позволяя производителям использовать типы микроконтроллеров, которые им удобны.
«Следующая эволюция электроники будет в трехмерном пространстве, а набор для изобретения вокселей (VIK)-это Stepping Stone, который позволит пользователям, дизайнерам и новаторам способ визуализировать и интегрировать электроники в структуры»,-говорит Виктор Задерея, менеджер по усовершенствованной технологии Electronics Packaging в Molex, производителе электронных, электронных и фибранной подключения.
«Думайте о VIK как о слиянии строительного комплекта LEGO и электронном макете. Когда креативные инженеры и дизайнеры начинают думать о потенциальных приложениях, возможности и уникальные продукты, которые будут включены, будут безграничными».
Используя инструмент проектирования для обратной связи, производитель может быстро изменить конфигурацию вокселей, чтобы настроить прототип или разобрать структуру, чтобы создать что -то новое. Если пользователь в конечном итоге желает отказаться от устройства, алюминиевые воксели полностью пригодны для переработки.
Эта реконфигурируемость и переработка, наряду с высокой прочностью, высокой жесткостью, легким весом и интегрированной электроникой вокселей, могут сделать VIK особенно подходящим для таких приложений, как театральный дизайн сцены, где менеджеры сцены хотят безопасно поддерживать актеров с помощью настраиваемых набор, которые могут существовать только в течение нескольких дней.
И благодаря тому, что VIK может также иметь будущие применения в таких областях, как космическое изготовление или развитие умных зданий и интеллектуальной инфраструктуры для устойчивых городов, VIK также может иметь будущие приложения в таких областях, как изготовление космоса или в разработке интеллектуальных зданий и интеллектуальной инфраструктуры.
Но для исследователей, пожалуй, самым важным следующим шагом будет то, чтобы вывести Вика в мир, чтобы увидеть, что придумывают пользователи.
«Эти воксели теперь настолько легко доступны, что кто-то может использовать их в своей повседневной жизни. Будет интересно посмотреть, что он может сделать, и создать с Vik»,-добавляет Форман.
Больше информации:
Комплект изобретения вокселей: реконфигурируемые строительные блоки для прототипа интерактивных электронных структур. cba.mit.edu/docs/papers/25.05.vik-chi.pdf
Предоставлено Массачусетским технологическим институтом
Эта история переиздана любезно предоставлена MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), популярный сайт, который охватывает новости о исследованиях, инновациях и преподавании MIT.
Цитирование: Электромеханические строительные блоки обеспечивают быстрое прототипирование крупных интерактивных структур (2025, 18 марта), извлеченные 19 марта 2025 года из этого документа, подверженным авторским праву. Помимо каких -либо справедливых сделок с целью частного исследования или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только для информационных целей.
