Grootschalige interfaces die van vorm veranderen, kunnen worden gebruikt om interactieve displays of omgevingen te creëren die kunnen worden aangepast aan de behoeften van menselijke gebruikers. Ondanks hun potentieel, het creëren van deze systemen is tot nu toe een uitdaging gebleken, omdat ze duur kunnen zijn om te bouwen en een ruimte nodig hebben die groot genoeg is om verschillende configuraties mogelijk te maken.

Onderzoekers van het ATLAS Institute van de University of Colorado Boulder, Keio University en de University of Tokyo hebben onlangs een reeks modulaire bouwstenen gemaakt, genaamd LiftTiles, die kunnen worden gebruikt om vormveranderende interfaces op kamerschaal te creëren. Het ontwerp van deze unieke bouwstenen, gepresenteerd in een paper dat vooraf is gepubliceerd op arXiv, is geïnspireerd op het mechanisme achter feesthoorns.

"We wilden veranderlijke architecturale (kamergrootte) ervaringen creëren - muren, vloeren en meubels die onder computerbesturing kunnen worden gerangschikt en herschikt, "Ryo Suzuki, de Ph.D. student aan het ATLAS Instituut die het ontwerp bedacht, vertelde TechXplore.

Het idee om pneumatiek en opblaasbare aandrijvingen te gebruiken om architectonische ervaringen op kamerformaat te creëren, dateert uit de jaren 70, en meer specifiek, naar een project dat het INFLATOCOOKBOOK wordt genoemd, door de avant-garde architectuurgroep Ant Farm. Recenter, verschillende andere ontwerpers en architecten begonnen opblaasbare materialen te gebruiken om grootschalige 3D-displays te bouwen. Een paar opmerkelijke voorbeelden zijn het 3D-reclamebord van Asif Khan, gepresenteerd op de Olympische Spelen van Sochi in 2014, en een installatie gemaakt door de Scandinavian Design Group in Noorwegen, bestaande uit een interactief plafond.

Onderzoekers die gespecialiseerd zijn in de ontwikkeling van mens-computer-interactietechnieken hebben ook het gebruik van pneumatiek en andere opblaasbare materialen onderzocht om vormveranderende displays te creëren. Echter, de meeste van de resulterende interfaces waren relatief klein van formaat of berusten op een monolithisch ontwerp (d.w.z. gevormd door een enkel groot blok in plaats van meerdere kleine blokken).

De interface die door Suzuki en zijn collega's is gemaakt, maakt gebruik van actuatoren zo groot, modulaire bouwstenen. In tegenstelling tot sommige van de eerder voorgestelde interfaces, hun ontwerp stelt gebruikers in staat om gemakkelijk kamergrote en van vorm veranderende displays te bouwen, aanpassen op basis van hun behoeften.

"Full-size 3D-schermen zijn duur en tijdrovend om te bouwen, Suzuki zei. "Het belangrijkste doel van het LiftTiles-project is om ontwerpers en ontwikkelaars in staat te stellen snel en eenvoudig een werkend prototype te bouwen van een vormveranderende interface op kamerformaat, zodat zij (en wij) deze kunnen ervaren voordat ze aan de dure en tijdrovend proces van het bouwen van een robuust en afgewerkt product."

De LiftTiles die door Suzuki en zijn collega's zijn gemaakt, zijn in wezen vierkante tegels van 30 cm die met een computer kunnen worden verhoogd en verlaagd van 15 cm tot 150 cm. Elke tegel wordt afzonderlijk verhoogd door een flexibele buis op te blazen die op een veeraangedreven haspel wordt gerold, die lijkt op de beweging van een feesthoorn terwijl deze zich uitstrekt. Wanneer het leeggelopen is, dezelfde buis trekt zich terug en rolt weer op, het verlagen van de tegel.

LiftTiles hebben verschillende voordelen in vergelijking met andere bouwstenen die worden gebruikt om grootschalige vormveranderende interfaces te creëren. Ten eerste, de tegels wegen elk 10 kg en zijn sterk genoeg om nog eens 10 kg te dragen. Ze zijn ook compact en kunnen tot 15 cm worden gecomprimeerd.

Een enkele tegel samenstellen, die de tegel zelf en de flexibele buis omvat, kost $8. LiftTiles zou dus een goedkope en effectieve oplossing kunnen zijn voor het bouwen van werkende prototypes van kamergrote vormveranderende interfaces.

"We hebben een goedkoop modulair ontwerp ontwikkeld voor op een haspel gewikkelde pneumatische actuators die vrij goedkoop en krachtig genoeg zijn om 10 kg op te tillen, Suzuki legde uit. "De combinatie van zijn kenmerken maakt LiftTiles zeer geschikt voor het maken van prototypes van vormtransformaties op kamerschaal, omdat hun modulaire en herconfigureerbare ontwerp onderzoekers en ontwerpers in staat stelt snel verschillende geometrieën te construeren en toepassingen te onderzoeken."

De op actuatoren gebaseerde bouwstenen kunnen binnenkort door ontwerpers over de hele wereld worden gebruikt om mock-up displays te bouwen, uiteindelijk het produceren van een verscheidenheid aan omgevingen. Bijvoorbeeld, gebruikers konden van vorm veranderende vloeren maken voor adaptieve meubels, vormveranderende wanden voor dynamische scheidingswanden en haptische omgevingsinterfaces voor meeslepende VR-ervaringen.

"In onze studies we willen manieren vinden om LiftTiles sneller te maken, Suzuki zei. "Het volledig uitschuiven van een LiftTile duurt 16 seconden en het volledig intrekken duurt 4 seconden, te traag om te ondersteunen, bijvoorbeeld, een VR-game op kamerformaat. We zijn ook van plan om een ​​workshop te geven met onderzoekers en ontwerpers (bijv. interieurontwerpers en architecten) om toepassingen van LiftTiles te verkennen en te prototypen."

In de toekomst, Suzuki en zijn collega's zijn van plan om de tegels te voorzien van akoestische, capacitieve en drukgevoelige mogelijkheden, het versterken van hun interactie met de omgeving. Ze zijn ook van plan om ze een dynamischer uiterlijk te geven, bijvoorbeeld, door LED-verlichting op hun oppervlak te installeren.

"Momenteel, we besturen elke LiftTile via een centrale microcontroller, verbonden met draden, en dit beperkt de opstelling van LiftTiles op de vloer, " voegde Suzuki eraan toe. "Door de draden te vervangen door wifi-verbindingen zouden we deze beperking kunnen overwinnen."

© 2020 Wetenschap X Netwerk