MorphSensor:la herramienta de diseño electrónico transforma objetos interactivos

MorphSensor permite a los usuarios modelar digitalmente la forma y función electrónica de un objeto en un espacio integrado.Un equipo del MIT utilizó MorphSensor para diseñar múltiples aplicaciones, incluido un par de anteojos que monitorean la absorción de luz para proteger la salud ocular.
Rachel Gordon | MIT CSAIL
Créditos:Foto cortesía de los investigadores.

El equipo también usó MorphSensor para modelar una máscara N95 con un sensor de humedad.Hemos recorrido un largo camino desde que nos llegó el primer artículo impreso en 3D a través de un lavaojos, hasta ahora poder fabricar rápidamente cosas como piezas de automóviles, instrumentos musicales e incluso tejidos biológicos y organoides.

Si bien muchos de estos objetos se pueden diseñar libremente y hacer rápidamente, la adición de componentes electrónicos para incrustar elementos como sensores, chips y etiquetas generalmente requiere que diseñe ambos por separado, lo que dificulta la creación de elementos donde las funciones adicionales se integran fácilmente con el formar.

Ahora, un entorno de diseño 3D del Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial (CSAIL) del MIT permite a los usuarios iterar la forma y la función electrónica de un objeto en un espacio cohesivo, para agregar sensores existentes a los prototipos en etapa inicial.

El equipo probó el sistema, llamado MorphSensor, modelando una máscara N95 con un sensor de humedad, un anillo sensor de temperatura y gafas que monitorean la absorción de luz para proteger la salud ocular.

MorphSensor convierte automáticamente los diseños electrónicos en modelos 3D y luego permite a los usuarios iterar sobre la geometría y manipular las partes de detección activas. Esto podría verse como una imagen 2D de un par de AirPods y una plantilla de sensor, donde una persona podría editar el diseño hasta que el sensor esté incrustado, impreso y pegado en el artículo.

Para probar la efectividad de MorphSensor, los investigadores crearon una evaluación basada en procedimientos de prueba y ensamblaje industrial estándar. Los datos mostraron que MorphSensor podría igualar los módulos de sensor disponibles en el mercado con pequeños márgenes de error, tanto para los sensores analógicos como para los digitales.

“MorphSensor encaja en mi visión a largo plazo de algo llamado ‘creación rápida de prototipos de funciones’, con el objetivo de crear objetos interactivos donde las funciones se integran directamente con el formulario y se fabrican de una sola vez, incluso para usuarios no expertos”, dice CSAIL La estudiante de doctorado Junyi Zhu, autora principal de un nuevo artículo sobre el proyecto. «Esto ofrece la promesa de que, al crear un prototipo, la forma del objeto podría seguir su función designada y la función podría adaptarse a su forma física».

MorphSensor en acción

Imagínese poder tener su propio laboratorio de diseño donde, en lugar de tener que comprar nuevos artículos, podría actualizar de manera rentable sus propios artículos utilizando un único sistema tanto para el diseño como para el hardware.

Por ejemplo, supongamos que desea actualizar su mascarilla para controlar la calidad del aire circundante. Con MorphSensor, los usuarios primero diseñarían o importarían el modelo de máscara facial 3D y los módulos de sensor de la base de datos de MorphSensor o de archivos de código abierto en línea. El sistema generaría entonces un modelo 3D con componentes electrónicos individuales (con cables de aire conectados entre ellos) y codificación de colores para resaltar los componentes de detección activos.

Luego, los diseñadores pueden arrastrar y soltar los componentes electrónicos directamente en la máscara facial y rotarlos según las necesidades de diseño. Como paso final, los usuarios dibujan cables físicos en el diseño donde quieren que aparezcan, utilizando la guía del sistema para conectar el circuito.

Una vez satisfecho con el diseño, el «sensor transformado» se puede fabricar rápidamente utilizando una impresora de inyección de tinta y cinta conductora, para que pueda adherirse al objeto. Los usuarios también pueden subcontratar el diseño a una casa de fabricación profesional.

Para probar su sistema, el equipo repitió los EarPods para el seguimiento del sueño, que solo tomó 45 minutos para diseñar y fabricar. También actualizaron un anillo «consciente del clima» para brindar asesoramiento meteorológico, mediante la integración de un sensor de temperatura con la geometría del anillo. Además, manipularon una máscara N95 para monitorear la contaminación del sustrato, lo que le permite alertar al usuario cuando la máscara necesita ser reemplazada.

En su forma actual, MorphSensor ayuda a los diseñadores a mantener la conectividad del circuito en todo momento, destacando qué componentes contribuyen a la detección real. Sin embargo, el equipo señala que sería beneficioso expandir este conjunto de herramientas de soporte aún más, donde las versiones futuras podrían fusionar la lógica eléctrica de múltiples módulos de sensores para eliminar componentes y circuitos redundantes y ahorrar espacio (o preservar la forma del objeto).

Zhu escribió el artículo junto con el estudiante graduado del MIT Yunyi Zhu; los estudiantes universitarios Jiaming Cui, Leon Cheng, Jackson Snowden y Mark Chounlakone; postdoctorado Michael Wessely; y la profesora Stefanie Mueller. El equipo presentará virtualmente su trabajo en el Simposio de Tecnología y Software de Interfaz de Usuario de ACM.

Este material se basa en el trabajo respaldado por la National Science Foundation.

«Reimpreso con permiso de MIT News»


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