Jiaji Li y el autor principal Xiang Chang, estudiante de doctorado de TJU e investigador visitante en CSAIL, utilizaron X-Hinges para crear muchos dispositivos inteligentes. Por ejemplo, hicieron un guante que puede enseñarle a un robot a agarrar bloques. Se ajusta al tamaño de las manos del usuario, luego registra cómo se doblan las articulaciones de los dedos mediante sensores antes de transmitir rápidamente esa información a una mano humanoide para imitarla. El guante podría resultar útil en fábricas u hogares, donde un robot a menudo necesita aprender rápidamente nuevas interacciones.
Los investigadores también produjeron una pequeña lámpara estilo origami utilizando X-Hinges. Detecta cuando un humano lo cierra y ajusta su brillo en consecuencia. Cuando enciendes esta fuente de luz portátil y adaptable (algo así como una luz de lectura), parece un trozo de papel doblado que se convierte en una lámpara.
X-Hinges puede incluso ensamblar dispositivos que identifiquen qué objetos se han colocado sobre él. Podrías poner un plátano encima, por ejemplo, y reconocerá la fruta casi de inmediato basándose en los datos táctiles que registra utilizando sus sensores. Esta conciencia física avanzada podría integrarse en sistemas de detección en lugares como aeropuertos y tiendas de comestibles.
Detrás de cada una de las creaciones de los científicos hay una interfaz fácil de usar que te ayuda a diseñar objetos interactivos desde cero. Los usuarios pueden elegir cómo se ve y se mueve cada parte de su diseño, tal como lo hicieron los investigadores al crear un controlador de videojuego que se parece a un tiburón de dibujos animados.
X-Hinges le ofrece cuatro formas para elegir: una opción personalizada, cilindro, rectángulo y contorno fino. Para recrear el aspecto único de la cola de un tiburón, los investigadores diseñaron su propia forma. Luego eligieron cómo se doblaba el juguete, optando por que su cola se moviera hacia arriba y hacia abajo, algo así como un joystick. Finalmente, el programa incorporó los sensores y los científicos imprimieron su dispositivo en 3D.
Los investigadores dicen que los diversos movimientos de X-Hinges son una característica novedosa en comparación con intentos anteriores de imprimir en 3D objetos cotidianos sensibles. “La mayoría de los métodos solo permiten un eje de movimiento, a menudo debido a la interferencia de la señal. X-Hinges permite que el artículo impreso en 3D se mueva desde tres ángulos”, dice Chang. “En última instancia, se obtiene un diseño con el movimiento previsto que se desea. También registra datos de movimiento en cada una de esas áreas al mismo tiempo, lo que hace que el dispositivo responda a diferentes tipos de interacciones”.
La herramienta podría ayudar a aprovechar el potencial sin explotar de lo aparentemente mundano. Los objetos que utilizamos todos los días para un propósito específico, como una botella de agua para beber o una lámpara para iluminar, podrían convertirse en dispositivos interactivos. Al igual que un chatbot utiliza un tipo de inteligencia digital para responder a sus indicaciones, un objeto podría aprovechar un tipo de inteligencia física para ejecutar una tarea física cuando los usuarios interactúan con él.
Sin embargo, por ahora, X-Hinges enfrenta un cuello de botella en la calibración. Cada vez que se imprime un artículo en 3D, la disposición de sus elementos eléctricos varía ligeramente, por lo que dos dispositivos que parecen idénticos desde el exterior pueden no realizar las mismas lecturas de sensor. Esto es crucial si estás construyendo un guante de fitness deformable, por ejemplo, para dos usuarios distintos. Para solucionar este problema, Chang y Li construyeron un sistema de visión por computadora que puede recalibrar las salidas para alinearlas, asegurando que los datos sean precisos en dos de los mismos elementos, aunque esperan desarrollar un mecanismo de recalibración de señales incorporado en el futuro.
Esa ambición se remonta al hilo conductor de la propia investigación de Jiaji Li: dejar que la actuación y la sensación “crezcan” directamente dentro de un objeto impreso en 3D, en lugar de añadirlos después. Anteriormente construyó mecanismos impresos impulsados por tendones que daban a los objetos la capacidad de moverse; X-Hinges es la forma en que ahora está desarrollando la capacidad de sentir. El siguiente paso, dice, es combinar los dos en una sola impresión: la actuación y la detección nacen juntas en el mismo proceso de fabricación, abriendo la puerta a nuevas plataformas físicas para inteligencia incorporada y agentes de inteligencia artificial.
Chang y Li escribieron el artículo con la profesora asociada de EECS del MIT y la investigadora principal de CSAIL, Stefanie Mueller, y el recién graduado de TJU, Haiyang Yan. Su trabajo fue apoyado, en parte, por una beca de investigación postdoctoral de la Universidad de Zhejiang y el Programa MIT-GIST.
Los investigadores presentarán su trabajo en el Simposio ACM sobre software y tecnología de interfaz de usuario a principios de noviembre.