3D-дисплей вскоре может привнести прикосновение в цифровой мир

Новый, меняющий форму дисплей может ощущать прикосновения человека и реагировать на него. (Автор: Брайан Джонсон)

Устройство изготовлено из сетки мягких роботизированных «мышц» размером 10 на 10, которые могут ощущать внешнее давление и выскакивать для создания узоров. Оно достаточно точное, чтобы генерировать прокручиваемый текст, и достаточно быстрый, чтобы встряхнуть химический стакан, наполненный жидкостью.

Данный экран также может дать что-то еще более редкое: чувство осязания в эпоху цифровых технологий.

«По мере развития технологий мы начали с отправки текста на большие расстояния, затем аудио, а теперь и видео», — сказал Брайан Джонсон, один из двух ведущих авторов нового исследования, получивший докторскую степень в области машиностроения в CU Boulder в 2022 году. «Но нам все еще не хватает прикосновения».

Инновации группы основаны на классе мягких роботов, впервые разработанных командой во главе с Кристофом Кеплингером, бывшим доцентом кафедры машиностроения в Боулдере. Они называются гидравлически усиленными самовосстанавливающимися приводами ELectrostatic (HASEL). Прототип дисплея еще не готов к выходу на рынок. Но исследователи предполагают, что в один прекрасный день подобные технологии могут привести к созданию сенсорных перчаток для виртуальных игр или умной конвейерной ленты, которая может волнообразно отделять яблоки от бананов.

«Вы можете представить себе организацию этих чувствительных и приводящих в действие ячеек в любое количество различных форм и комбинаций», — сказал Мантас Нарис, соавтор статьи и докторант кафедры машиностроения Пола М. Рэди. «На самом деле нет предела тому, к чему эти технологии могут в конечном итоге привести».

Синтетические органы

Проект берет свое начало в поиске другой технологии: синтетических органов.

В 2017 году исследователи во главе с Марком Рентшлером, профессором машиностроения и биомедицинской инженерии, получили финансирование для разработки того, что они называют sTISSUE — мягких органов, которые ведут себя и ощущаются как настоящие части человеческого тела, но полностью сделаны из силиконоподобных материалов.

🔗 YouTube Приводы изготовлены из пластиковых мешочков в форме крошечных гармошек. Если вы пропускаете через них электрический ток, жидкость перемещается внутри мешочков, заставляя гармошку расширяться и подпрыгивать вверх.

Приводы также включают мягкие магнитные датчики, которые могут обнаруживать, когда вы их тыкаете. Это позволяет проводить веселые занятия, сказал Джонсон, в настоящее время научный сотрудник Института интеллектуальных систем Макса Планка.

«Поскольку датчики основаны на магнитах, мы можем использовать магнитную палочку для рисования на поверхности дисплея», — сказал он.

В настоящее время исследователи сосредоточены на уменьшении исполнительных механизмов, чтобы увеличить разрешение дисплея — почти так же, как добавление большего количества пикселей на экран компьютера.

Бесшумность

«Представьте себе, если бы вы могли загрузить статью на свой телефон, и она отображалась бы как шрифт Брайля на вашем экране», — сказал Нарис.

Группа также работает над тем, чтобы вывернуть дисплей наизнанку. Таким образом, инженеры могли бы разработать перчатку, которая тычет кончиками пальцев, позволяя вам «чувствовать» объекты в виртуальной реальности.

И, по словам Рентшлера, дисплей может принести кое-что еще: немного тишины и покоя.

«Наша система, по сути, молчит. Приводы почти не издают шума».

Подробнее: B. K. Johnson et al, A multifunctional soft robotic shape display with high-speed actuation, sensing, and control, Nature Communications (2023) DOI: 10.1038/s41467-023-39842-2 🔗