Forskare från Carnegie Mellon University har använt beräkningsstyrda stickmaskiner för att skapa plyschleksaker och andra stickade föremål som påverkas av senor. Det är ett tillvägagångssätt som de säger att en dag skulle kunna användas för att kostnadseffektivt göra mjuka robotar och bärbara teknologier.

Mjukvara utvecklad av forskare från CMU:s Morphing Matter Lab och Dev Lab i Human-Computer Interaction Institute gör det möjligt för föremålen att komma ut från stickmaskinerna i sina önskade former och med senor redan inbäddade. De kan sedan stoppas och senorna fästas på motorer, som nödvändigt.

Lea Albaugh, en Ph.D. student som ledde forskningssatsningen, utvecklade seninbäddningstekniken och utforskade detta designutrymme för att göra lampskärmar som ändrar form, uppstoppade figurer som ger kramar när de petas i magen och till och med en tröja med en ärm som rör sig av sig själv. Även om det till stor del är fantasifullt, dessa objekt visar kapacitet som så småningom kan ha seriösa tillämpningar, som mjuka robotar.

"Mjuk robotik är ett växande område, " Albaugh noterade. "Tanken är att bygga robotar av material som är i sig säkra för människor att vara i närheten av, så det skulle vara väldigt svårt att skada någon. Aktiverade mjuka komponenter skulle vara billiga att tillverka på kommersiella stickmaskiner.

"Vi har så många mjuka föremål i våra liv och många av dem skulle kunna göras interaktiva med den här tekniken, ", tillade hon. "Ett plagg kan vara en del av ditt personliga informationssystem. Din tröja, till exempel, kanske knackar dig på din axel för att få din uppmärksamhet. Tyget på en stol kan fungera som ett haptiskt gränssnitt. Ryggsäckar kan öppna sig själva."

Albaugh och hennes medutredare, HCII-fakultetsmedlemmar Scott Hudson och Lining Yao, kommer att presentera sin forskning på CHI 2019, Association for Computing Machinerys konferens om mänskliga faktorer i datorsystem, 4-9 maj i Glasgow, Skottland. En video finns tillgänglig online.

Kommersiella stickmaskiner är välutvecklade och flitigt använda, men kräver generellt noggrann programmering för varje plagg. Denna nya forskning bygger på tidigare CMU-arbete för att automatisera processen, vilket gör det lättare att använda dessa massproduktionsmaskiner för att producera skräddarsydda och enstaka konstruktioner.

"Det är en ganska bekväm pipeline att använda för att producera aktiverade stickade föremål, sa Yao, biträdande professor i HCII. Andra forskare har experimenterat med aktiverade textilföremål, hon noterade, men har ställts inför den tidskrävande uppgiften att lägga till senor till färdiga föremål. Att bädda in senor i materialen när de skapas sparar tid och ansträngning, och ger precision till aktiveringen.

Forskarna utvecklade metoder för att bädda in senbanor horisontellt, vertikalt och diagonalt i tygark och rör. De visade att formen på tyget, kombinerat med orienteringen av senbanan, kan producera en mängd olika rörelseeffekter. Dessa inkluderar asymmetriska böjar, S-formade böjar och vridningar. Föremålens styvhet kan justeras genom att fylla dem med olika material, sådana som är tillgängliga för hobbyister.

Ett antal senmaterial kan användas, inklusive polyesterlindad quilttråd, rent sidengarn och nylonmonofilament.

Förutom att aktivera föremålen, dessa tekniker kan också lägga till avkänningsmöjligheter till objekt. Genom att fästa sensorer på varje sena, till exempel, det är möjligt att känna av i vilken riktning objektet böjs eller vrids. Genom att sticka med ledande garn, Forskare visade att de kunde skapa både kontaktdynor för kapacitiv beröringsavkänning och töjningssensorer för att upptäcka om en provbit sträcks ut.

3D-utskrift används redan för att göra skräddarsydda, aktiverade objekt och robotkomponenter, Albaugh sa, även om materialen ofta är hårda. Beräkningsstyrd stickning har potential att utöka möjligheterna och göra resultatet mer människovänligt.

"Jag tror att det finns en enorm kraft i att använda material som människor redan förknippar med komfort, " Hon sa.