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三维打印器件巧变智能设备

2018-10-12 09:23 来源:科技日报

  美国华盛顿大学的工程师开发出了可跟踪和存储使用方式的三维(3D)打印器件,这种器件使用反向散射方法设计,可对天线传输给它的信号进行反射来共享信息,而无需使用电池或电子设备。

  便宜且易于定制的3D打印物体非常适合人体辅助技术,如假肢或可帮患者记住每日服药的“智能”药瓶等。但这些塑料部件通常没有电子器件,无法监控患者如何使用它们。此前,该团队开发了第一个无需电子器件即可连接到Wi-Fi的3D打印器件。这些纯塑料设备可估测洗涤剂瓶是否剂量不足,然后自动在线订购。

  研究人员表示,在这些应用中使用塑料,意味着用户不必担心电池耗尽或设备变湿。这或将改变人们对计算的看法,但要将3D打印物体转换为智能设备,需要解决监控和存储数据的机制。

  研究人员首先通过双天线设计解决了监测问题。两个天线,一个在顶部,一个在底部,可通过连接到齿轮的开关接触。打开药瓶可向一个方向移动齿轮,推动开关接触一个天线;盖上药瓶使齿轮反向转动,开关接触另一天线。齿轮上的齿有特定顺序,相当于编码一条信息。

  除了跟踪瓶盖运动,这种方法还可用于监控假肢的使用方式。研究人员使用3D打印制作的带有双向传感器的e—NABLE机械手,可安装在手腕上以帮助患者抓物。当患者弯曲手腕时,机械手上的电缆收紧使手指闭合。通过确定手腕的角度即可监控机械手的开合。

  研究人员还设计出可在Wi-Fi范围外存储使用方式的3D打印器件。新方法需要机械运动,如用户按下按钮,并通过在棘轮内卷起弹簧来存储该信息。弹簧只能在一个方向上移动,按一次按钮使其变紧一些,直到用户释放棘轮并处于反向散射传感器范围内其才可放松。释放棘轮使弹簧展开并移动齿轮,齿轮触发开关反复接触天线,将每次接触进行计数就可确定患者使用该设备的次数。

  总编辑圈点

  3D打印器件如何变为智能设备?即使我们搞不懂它的原理,也不妨碍我们理解,正是随着3D打印应用范围的不断扩大,这一领域智能方案的能力也在提升。相较于传统设备,无需使用电池或电子器件,不但为研发人员提供了较高的设计自由度,也让使用者更加安全和省心。未来,这一应用或许还能巧妙地应对更多棘手而苛刻的环境。

(责任编辑:王蔚)

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