沙發(fā)變身遙控器，涂鴉里藏PCB，MIT技術(shù)宅的智能家居竟然是這樣

十三 2020-05-31 04:40:39 來(lái)源：量子位

魚羊 郭一璞 發(fā)自 凹非寺
量子位 報(bào)道 | 公眾號(hào) QbitAI

城鄉(xiāng)結(jié)合部土味開關(guān)，不知道你有沒(méi)有印象：

強(qiáng)行歐式，強(qiáng)行蕾絲，強(qiáng)行少女心，處處透露著改革開放早期人們對(duì)色彩的渴求。

也可能是上一輩人覺(jué)得門口墻壁上的開關(guān)實(shí)在太丑太突兀了吧。

現(xiàn)在，對(duì)這些開關(guān)不能忍的MIT研（yi）究（shu）員（jia）們，決定對(duì)丑開關(guān)進(jìn)行一波改造：

把墻壁、沙發(fā)、柱子或者家中任何東西，埋進(jìn)電路和傳感器，整個(gè)房子也就被改造成了大型PCB電路板，每一條線路、每一個(gè)節(jié)點(diǎn)、每一個(gè)控制裝置，都嵌入到房間自身的裝修中，像個(gè)變色龍一樣，你再也看不到突兀的開關(guān)了。

比如，你看這面涂鴉墻，那似乎就是一片軟裝：

但是摸一摸燈泡圖形，上面的真燈泡就亮了：

摸一摸畫在墻上的顏料噴瓶，就會(huì)根據(jù)你摸到的位置調(diào)節(jié)燈光的亮度，你一摸黑，燈就變黑：

顏料瓶圖案噴出來(lái)的彩色圖案，你摸哪個(gè)顏色，燈光就會(huì)變成哪個(gè)顏色：

你以為這是一片裝飾，不，它明明是一片傳感器。

再比如，這根工業(yè)風(fēng)水泥柱上的五線譜圖案，看起來(lái)像小學(xué)音樂(lè)教室：

其實(shí)你摸一摸音符，它可以放音樂(lè)，再摸一摸，還能切歌：

除了墻面，沙發(fā)也暗藏玄機(jī)。揮一揮手，就可以切換旁邊電視機(jī)上的相冊(cè)系統(tǒng)的圖片：

這樣，不僅沒(méi)了丑丑的開關(guān)，亂糟糟的線也不見了，你也不用擔(dān)心找不到遙控器，整個(gè)家都變成了交互的一部分。

裝修完房子之后，他們就把裝修記錄發(fā)到了人機(jī)交互頂會(huì)CHI 2020上。

在論文里，MIT技術(shù)宅們愉快地分享了他們這一套裝修方案的思路和技術(shù)細(xì)節(jié)。

看完之后，自己動(dòng)手操作起來(lái)也不是不可以呢

把用戶界面融入物理環(huán)境

首先，你需要在3D編輯器里設(shè)計(jì)好圖稿。把顯示元素什么樣，傳感器怎么接安排得明明白白。

當(dāng)然啦，技術(shù)宅們已經(jīng)在3D編輯器Blender里集成了一套工具包，可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)步驟。

比如說(shuō)，你要在墻面上布置一個(gè)調(diào)節(jié)燈光明暗、色溫的開關(guān)：先量好墻面的尺寸，然后在Blender里建模。

至于顯示元素的設(shè)計(jì)，可以先在PS這樣的繪圖軟件中完成，然后將圖像作為紋理映射到3D模型上。

工具包里安排了7種增加交互性的繪圖工具：

觸控按鈕；滑塊（線性/自由形式）；距離傳感器；電致發(fā)光顯示器等輸出元件；電線；微控制器連接器；擦除工具。

來(lái)看一下示范操作：

可以看到，滑塊等電路板設(shè)計(jì)之上，可以疊加藝術(shù)外觀層。

當(dāng)然，更多層的模板設(shè)計(jì)也是支持的。比如這個(gè)燈泡造型的觸控開關(guān)，就由導(dǎo)電層、介電層、熒光層和頂層透明導(dǎo)體組成。

完成電路板和外觀設(shè)計(jì)之后，為了方便裝修，你可以選擇用切割繪圖儀、激光切割機(jī)等設(shè)備把模板打出來(lái)。

不過(guò)，對(duì)于不平坦的表面，比如沙發(fā)來(lái)說(shuō)，這樣的噴涂模板可能不太好使。

于是，還有另一個(gè)解決方案，那就是投影。

接下來(lái)，就可以進(jìn)入真正的裝修步驟啦。

需要準(zhǔn)備的硬件有：噴槍，功能性墨水，裝修需要的防護(hù)工具。

噴槍方面，他們的配置是：可以同時(shí)控制墨水量和氣流的雙動(dòng)觸發(fā)裝置，重力進(jìn)料系統(tǒng)，以及在內(nèi)部混合空氣和油墨的混合點(diǎn)。這樣的配置適合于繪制細(xì)節(jié)，有利于電路的創(chuàng)建。

在他們的示范案例中，使用到的功能性墨水是Lumilor和KPT生產(chǎn)的銅、電介質(zhì)、磷光劑和透明導(dǎo)體墨水。

那么就開始按照設(shè)計(jì)，噴涂導(dǎo)電銅墨水。再在電路之上搞藝術(shù)創(chuàng)作。

最后，別忘了連接微控制器板。

雖然此前市面上已有墻面觸控板開關(guān)：

但相較之下，這一套方案突破了打印機(jī)尺寸的限制，在任何材料、任意形狀上，都能更方便地實(shí)現(xiàn)腦洞。

技術(shù)評(píng)估

MIT的技術(shù)宅們還表示，裝修不算完，做事要嚴(yán)謹(jǐn)。

他們測(cè)試了這一套被命名為SprayableTech的技術(shù)在不同材料、不同形狀表面上的實(shí)際效果。

結(jié)果表明，無(wú)論是在何種材料上，噴涂的銅跡線均顯示出了高導(dǎo)電性，電阻范圍在0.07Ω-0.25Ω之間。

即使是在多孔石材這樣非常粗糙的材質(zhì)表面，噴涂顆粒也可以到達(dá)材料深腔并覆蓋整個(gè)材料表面。

另外，電導(dǎo)率和物體表面形狀的角度之間也沒(méi)有顯著關(guān)系。

這意味著噴涂的電路不會(huì)受到墻壁轉(zhuǎn)彎的影響。

作者介紹

提出這種裝修方法的團(tuán)隊(duì)，來(lái)自鼎鼎大名的MIT CSAIL。

一作Michael Wessely，是CSAIL旗下人機(jī)交互組的博士后，南巴黎大學(xué)博士，曾在2014年和2019年兩度獲得人機(jī)交互頂會(huì)UIST最佳論文，現(xiàn)在也在CSAIL講工程交互技術(shù)課。

論文的通訊作者就是人機(jī)交互組的負(fù)責(zé)人，MIT助理教授Stefanie Mueller，在她的帶領(lǐng)下，這個(gè)團(tuán)隊(duì)還做了各種五顏六色的大腦洞研究。

比如，如何用3D打印造出一只變色龍，是顏色真的能變的那種：

或者，怎么把人類的運(yùn)動(dòng)軌跡給打印出來(lái)：

還有怎么才能3D打印出面包蓬松的質(zhì)感：

讓人看餓了。

傳送門

Sprayable User Interfaces: Prototyping Large-Scale Interactive Surfaces with Sensors and DisplaysMichael Wessely，Ticha Sethapakdi，Carlos Castillo，Jackson C Snowden，Ollie Hanton，Isabel Qamar，Mike Fraser，Anne Roudaut，Stefanie Muellerhttps://hcie.csail.mit.edu/research/sprayableuserinterfaces/main.html