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揭秘如何3D打印能够感应别人目光的智能服装

来源: 驱动中国 文:卢君 2015-11-23 20:13 访问量: 编辑:卢君

美国洛杉矶艺术家Behnaz Farahi利用3D打印和摄像头,设计出的一种智能衣服Caress of the Gaze(意为凝视的爱抚),该衣服能识别他人目光,并作出收缩和起伏延展的反应,吸引了很多人的兴趣。最近,这位艺术家在开源硬件热站 Instructables详细披露了她是如何使用形状记忆合金(SMA)致动器创建这件奇妙作品的。

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从外观上看,这件Caress of the Gaze是一件很漂亮、时尚的3D打印披肩,给人以一袭羽毛的感觉。而就是这种组成其表面纹理的羽毛状结构能够检测到路人的目标,应相应地做出反馈。

而Farahi在Instructables上写的这个教程,就是要展示如何用使用SMA来创建这种具有知觉的动态3D打印部件,不过Farahi称,她的方便并不限于制作服装,在其它对象如建筑、以及工业级对象上也可以使用这一技术和方法。

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此外,Farahi原来的Caress of the Gaze是用价值百万的多材料3D打印机Objet Connex500打印出来的,但是她指出使用任何桌面3D打印机和PLA材料也可以实现类似的功能。

除此之外,SMA在这里被当成了一个致动器来使用。因为它的特性就是在受到热刺激之后会改变形状回到其最初的状态。

另外,为了创建这样一种动态的3D打印对象,Farahi强调了解拉胀结构(auxetic structures)也很重要,就是为了打造这样一个结构,她才动用了SMA和3D打印技术。简单地说拉胀的结构具有一种不寻常的力学行为,当它拉伸时,其组成材料会在垂直方向上变厚。它的这种行为是由于其材料的内部结构决定的。

而为了使材料“活过来”,Farahi不得不将其与嵌入的SMA结合在一起,,聚在一起后 3D 打印技术结合这两种胀的结构。

Farahi之所以使用多材料3D打印技术,是因为这种技术可以在一个打印对象中复合具有不同弹性和密度的材料。在实际制作中她选择使用软性材料,如Tango black+来制作关节,而更为刚性的材料如Vero White来制作其他部分,以便于最终对象的收缩和扩展。

当3D打印的原型制作出来之后,Farahi就开始对其进行反复实验并且观察其SMA致动器的各种力学行为。她指出使用SMA是一项很有挑战性的工作,正如她在Instructables页面中介绍的那样:“设计由SMA细线组合的动态系统所面临的挑战之一就是,它是与那种你可以控制其运动和位置的伺服电机完全不同,你对它的运动控制得更少。精确地SMA位置控制实际上是有可能的,但并不那么容易,个中原因在于SMA细线的冷却或加热速率并不是均等的。

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下一步,Farahi列出了三种设计基于SMA材料的结构的方法,其中包括使用重量和重心;使一种偏置弹簧将SMA推入扩展的状态;以及通过借助材料特性等。对于她自己的项目,Farahi选择了借助材料特性的方法。在制作Caress of the Gaze的时候,她在3D打印结构的不同材料结点之间放置了SMA驱动器,这就意味着当被激活时,结合了PLA材料属性和拉胀结构的对象可以进行似乎有机而安静的运动。

Farahi同时也提醒注意不要在SMA致动器上焊任何东西,并建议使用卷曲的管子来实现电线与关节之间的各种联系。

这件作品在设计方面也有很多可圈可点之处,Farahi说,她的灵感来自动物皮肤、羽毛以及鳞片等。Farahi使用的是Rhinoceros软件中的Grasshopper 进行的开发设计。

如果您雄心勃勃,想要探索将3D打印技术用于基于SMA的动态设计的话,不妨借鉴一下Farahi提供的这个教程(点击进入),她在里面提供了很多自己亲身的体会。