3D 화면은 곧 디지털 세계에 터치를 가져올 수 있습니다.

저작권: Brian Johnson

막스 플랑크 지능 시스템 연구소(Max Planck Institute for Clever Techniques)와 콜로라도 볼더 대학(College of Colorado Boulder)의 연구원들은 표면의 기하학적 구조를 빠르고 정확하게 변경하여 물체 및 액체와 상호 작용하고 인간의 접촉에 반응하며 문자를 표시할 수 있는 부드러운 모양의 디스플레이를 개발했습니다. 그리고 숫자. – 동시에요. 화면에는 고성능 애플리케이션이 표시되며 미래에는 공장, 의료 실험실 또는 가정에서 나타날 수 있습니다.

단순한 iPad 그 이상인 iPad를 상상해보세요. 표면이 변형되고 휘어져 3D 디자인을 그릴 수 있고, 화면에서 뛰어오르는 하이쿠를 만들 수 있으며, 심지어 바다에서 파트너의 손을 잡을 수도 있습니다.

이것이 바로 콜로라도 대학교 볼더(CU Boulder)와 독일 슈투트가르트에 있는 막스 플랑크 지능형 시스템 연구소(MPI-IS)의 엔지니어 팀의 비전입니다. Nature Communications에 발표된 새로운 연구에서 그들은 게임 테이블에 맞는 독특한 형태 변화 디스플레이를 만들었습니다. 이 장치는 외부 압력을 감지하고 나타나 패턴을 만들 수 있는 부드러운 로봇 “근육”의 10×10 격자로 구성됩니다. 스크롤되는 텍스트를 생성할 만큼 정확하고 액체로 가득 찬 화학 비커를 흔들 수 있을 만큼 빠릅니다.

또한 디지털 시대의 촉각이라는 훨씬 더 희귀한 것을 제공할 수도 있습니다.

2022년 CU 볼더에서 기계공학 박사 학위를 취득하고 현재 박사후 과정에 있는 새 연구의 두 주요 저자 중 한 명인 브라이언 존슨은 “기술이 발전함에 따라 우리는 장거리로 텍스트를 보내기 시작했고 그 다음에는 오디오, 그 다음에는 비디오를 보내기 시작했습니다.”라고 말했습니다. 막스 플랑크 지능형 시스템 연구소의 연구원. “하지만 아직 연락이 부족해요.”

이 혁신은 전 CU Boulder 기계공학 조교수이자 현재 MPI-IS 이사인 Christoph Keplinger가 이끄는 팀이 개척한 소프트 로봇 클래스를 기반으로 합니다. 이를 HASEL(수압 증폭 자가 치유 정전 액추에이터)이라고 합니다. 스크린 프로토타입은 아직 시장에 출시될 준비가 되어 있지 않습니다. 그러나 연구자들은 유사한 기술이 언젠가는 가상 게임을 위한 감각 장갑이나 물결 모양으로 사과와 바나나를 분리할 수 있는 스마트 컨베이어 벨트로 이어질 수 있다고 예측합니다.

“당신은 이러한 감지 및 작동 셀을 다양한 모양과 조합으로 배열하는 것을 상상할 수 있습니다”라고 논문의 공동 저자이자 Paul M. Rady 기계 공학과의 박사 과정 학생인 Mantas Naris는 말했습니다. “이러한 기술이 궁극적으로 어떤 결과를 가져올 수 있는지에는 실제로 제한이 없습니다.”

아코디언 연주

이 프로젝트는 합성 장기라는 다른 유형의 기술을 찾는 데서 시작되었습니다.

2017년 기계 공학 및 생체 의학 공학 교수인 Mark Rentschler가 이끄는 연구원들은 국립과학재단(Nationwide Science Basis)으로부터 자금을 지원받아 실제 인체 부위처럼 행동하고 느껴지지만 완전히 플라스틱으로 만들어진 연조직인 sTISSUE를 개발했습니다. 재료로.

새로운 연구의 공동 저자인 Rentschler는 “이러한 인공 장기는 실제 동물 조직을 사용하는 것보다 훨씬 저렴한 비용으로 의료 기기나 로봇 수술 도구를 개발하는 데 사용될 수 있습니다.”라고 말했습니다.

하지만 해당 기술을 개발하면서 연구팀은 테이블탑 디스플레이라는 아이디어를 생각해 냈다.

그룹의 레이아웃은 스크래블 게임 보드 크기 정도이며, 그러한 보드와 마찬가지로 격자 모양으로 배열된 작은 사각형으로 구성됩니다. 이 경우 100개의 정사각형 각각은 개별 HASEL 액추에이터입니다. 액추에이터는 작은 아코디언 모양의 비닐봉지로 만들어집니다. 전류가 통과하면 액체가 백 내부로 이동하여 아코디언이 팽창하고 점프하게 됩니다.

또한 액추에이터에는 사용자가 밀어넣는 것을 감지할 수 있는 연자기 센서도 포함되어 있습니다. 존슨은 이를 통해 재미있는 활동이 가능하다고 말했습니다.

“센서는 자석을 기반으로 하기 때문에 자기 막대를 사용하여 화면 표면에 그림을 그릴 수 있습니다.”라고 그는 말했습니다.

그거 들리나요?

다른 연구팀에서도 유사한 스마트 태블릿을 개발했지만 CU Boulder의 화면은 더 부드럽고 공간을 훨씬 적게 차지하며 속도도 훨씬 빠릅니다. 각각의 로봇 근육은 분당 최대 3,000회까지 움직일 수 있습니다.

연구원들은 이제 컴퓨터 화면에 더 많은 픽셀을 추가하는 것처럼 화면 해상도를 높이기 위해 액추에이터를 축소하는 데 중점을 두고 있습니다.

Naris는 “휴대폰에 기사를 로드하고 화면에서 점자로 볼 수 있다고 상상해 보세요.”라고 말했습니다.

그룹은 화면 전환에도 노력하고 있습니다. 이렇게 하면 엔지니어는 손가락 끝으로 닿아 가상 현실에서 물체를 “느낄” 수 있는 장갑을 설계할 수 있습니다.

그리고 Rentschler에 따르면 전시회는 약간의 평화와 고요함이라는 또 다른 것을 제공할 수 있다고 합니다. “우리 시스템은 본질적으로 조용합니다. 액추에이터에서는 소음이 거의 발생하지 않습니다.”

새로운 CU Boulder 연구의 다른 공동 저자로는 컴퓨터 과학과 부교수인 Nikolaus Correll; 기계공학 교수 Sean Humbert; 기계 공학 대학원생 Vani Sundaram, Angella Volchko 및 Khoi Ly; 그리고 동창 Shane Mitchell, Eric Acome 및 Nick Kellaris. Christoph Keplinger는 CU Boulder와 MPI-IS에서 두 가지 역할을 맡은 공동 저자이기도 합니다.

역할: 고속 구동, 감지 및 제어 기능을 갖춘 다기능 소프트 로봇 모양 스크린입니다. Johnson, B.Ok., Naris, M., Sundaram, V., Volchko, A., Ly, Ok., Mitchell, S.Ok., Acome, E., Kellaris, N., Keplinger, C., Correll, N., Humbert, JS 및 Rentschler ME Nature Communications 14.1(2023): 4516.