沙发变身遥控器,涂鸦里藏PCB,MIT技术宅的智能家居竟然是这样

作者: 鱼羊 郭一璞 2020-06-01 09:49:25

 本文经AI新媒体量子位(公众号ID:QbitAI)授权转载,转载请联系出处。

城乡结合部土味开关,不知道你有没有印象:

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强行欧式,强行蕾丝,强行少女心,处处透露着改革开放早期人们对色彩的渴求。

也可能是上一辈人觉得门口墙壁上的开关实在太丑太突兀了吧。

现在,对这些开关不能忍的MIT研(yi)究(shu)员(jia)们,决定对丑开关进行一波改造:

把墙壁、沙发、柱子或者家中任何东西,埋进电路和传感器,整个房子也就被改造成了大型PCB电路板,每一条线路、每一个节点、每一个控制装置,都嵌入到房间自身的装修中,像个变色龙一样,你再也看不到突兀的开关了。

比如,你看这面涂鸦墙,那似乎就是一片软装:

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但是摸一摸灯泡图形,上面的真灯泡就亮了:

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摸一摸画在墙上的颜料喷瓶,就会根据你摸到的位置调节灯光的亮度,你一摸黑,灯就变黑:

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颜料瓶图案喷出来的彩色图案,你摸哪个颜色,灯光就会变成哪个颜色:

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你以为这是一片装饰,不,它明明是一片传感器。

再比如,这根工业风水泥柱上的五线谱图案,看起来像小学音乐教室:

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其实你摸一摸音符,它可以放音乐,再摸一摸,还能切歌:

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除了墙面,沙发也暗藏玄机。挥一挥手,就可以切换旁边电视机上的相册系统的图片:

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这样,不仅没了丑丑的开关,乱糟糟的线也不见了,你也不用担心找不到遥控器,整个家都变成了交互的一部分。

装修完房子之后,他们就把装修记录发到了人机交互顶会CHI 2020上。

在论文里,MIT技术宅们愉快地分享了他们这一套装修方案的思路和技术细节。

看完之后,自己动手操作起来也不是不可以呢

把用户界面融入物理环境

首先,你需要在3D编辑器里设计好图稿。把显示元素什么样,传感器怎么接安排得明明白白。

当然啦,技术宅们已经在3D编辑器Blender里集成了一套工具包,可以简化设计步骤。

比如说,你要在墙面上布置一个调节灯光明暗、色温的开关:先量好墙面的尺寸,然后在Blender里建模。

至于显示元素的设计,可以先在PS这样的绘图软件中完成,然后将图像作为纹理映射到3D模型上。

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工具包里安排了7种增加交互性的绘图工具:

触控按钮;滑块(线性/自由形式);距离传感器;电致发光显示器等输出元件;电线;微控制器连接器;擦除工具。

来看一下示范操作:

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可以看到,滑块等电路板设计之上,可以叠加艺术外观层。

当然,更多层的模板设计也是支持的。比如这个灯泡造型的触控开关,就由导电层、介电层、荧光层和顶层透明导体组成。

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完成电路板和外观设计之后,为了方便装修,你可以选择用切割绘图仪、激光切割机等设备把模板打出来。

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不过,对于不平坦的表面,比如沙发来说,这样的喷涂模板可能不太好使。

于是,还有另一个解决方案,那就是投影。

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接下来,就可以进入真正的装修步骤啦。

需要准备的硬件有:喷枪,功能性墨水,装修需要的防护工具。

喷枪方面,他们的配置是:可以同时控制墨水量和气流的双动触发装置,重力进料系统,以及在内部混合空气和油墨的混合点。这样的配置适合于绘制细节,有利于电路的创建。

在他们的示范案例中,使用到的功能性墨水是Lumilor和KPT生产的铜、电介质、磷光剂和透明导体墨水。

那么就开始按照设计,喷涂导电铜墨水。再在电路之上搞艺术创作。

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最后,别忘了连接微控制器板。

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虽然此前市面上已有墙面触控板开关:

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但相较之下,这一套方案突破了打印机尺寸的限制,在任何材料、任意形状上,都能更方便地实现脑洞。

技术评估

MIT的技术宅们还表示,装修不算完,做事要严谨。

他们测试了这一套被命名为SprayableTech的技术在不同材料、不同形状表面上的实际效果。

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结果表明,无论是在何种材料上,喷涂的铜迹线均显示出了高导电性,电阻范围在0.07Ω-0.25Ω之间。

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即使是在多孔石材这样非常粗糙的材质表面,喷涂颗粒也可以到达材料深腔并覆盖整个材料表面。

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另外,电导率和物体表面形状的角度之间也没有显著关系。

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这意味着喷涂的电路不会受到墙壁转弯的影响。

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作者介绍

提出这种装修方法的团队,来自鼎鼎大名的MIT CSAIL。

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一作Michael Wessely,是CSAIL旗下人机交互组的博士后,南巴黎大学博士,曾在2014年和2019年两度获得人机交互顶会UIST最佳论文,现在也在CSAIL讲工程交互技术课。

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论文的通讯作者就是人机交互组的负责人,MIT助理教授Stefanie Mueller,在她的带领下,这个团队还做了各种五颜六色的大脑洞研究。

比如,如何用3D打印造出一只变色龙,是颜色真的能变的那种:

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或者,怎么把人类的运动轨迹给打印出来:

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还有怎么才能3D打印出面包蓬松的质感:

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让人看饿了。

 

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