首先无需电子设备即可将3D打印对象连接到WiFi

发布时间：2020-04-26 14:37:46 【来源：】

想象一下一瓶洗衣粉，它可以感应到您的肥皂用完了，然后自动连接到互联网以订购更多产品。

华盛顿大学的研究人员率先通过3D打印塑料物体和传感器来实现这一目标，这些物体和传感器可以收集有用的数据并与其他WiFi连接的设备完全自行通信。

利用该团队向公众提供的CAD模型，3D打印爱好者将能够使用可与其他智能设备进行无线通信的市售塑料来创建物体。其中可能包括用于控制音乐音量的无电池滑杆，可以自动从亚马逊订购更多玉米片的按钮，或者是在检测到泄漏时向手机发送警报的水传感器。

“我们的目标是要创造出某种东西，而这些东西只是在家中使用您的3D打印机就能产生的，并且可以将有用的信息发送到其他设备，”合著者，威斯康星大学电气工程学博士生Vikram Iyer说。“但是最大的挑战是如何仅使用塑料与WiFi无线通信?这是以前没人能做到的。”

该系统在11月30日于美国计算机协会举办的SIGGRAPH亚洲计算机图形学和交互式技术展览会上发表的论文中进行了介绍。

为了可以与商用WiFi接收器进行通信的3D打印对象，该团队采用了反向散射技术，允许设备交换信息。在这种情况下，该团队用弹簧，齿轮，开关和其他可以3-D打印的零件激活的机械运动代替了通常由电子部件执行的某些功能-借鉴了无电池手表保持时间的原理。

反向散射系统使用天线通过反射WiFi路由器或其他设备发出的无线电信号来传输数据。嵌入在这些反射模式中的信息可以由WiFi接收器解码。在这种情况下，天线被包含在由导电性印刷丝制成的将塑料与铜混合的3D打印物体中。

身体运动-按下按钮，洗衣液从瓶子中流出，旋转旋钮，从加重工具台上取下锤子-触发3-D打印物体中其他位置的齿轮和弹簧，导致导电开关间歇性连接或与天线断开连接并更改其反射状态。信息-以1s和0s的形式-通过齿轮上是否存在齿来编码。螺旋弹簧产生的能量驱动齿轮系统，齿轮齿的宽度和样式控制后向散射开关与天线接触的时间，从而形成反射信号的样式，可以由WiFi接收器解码。

“例如，当您将洗涤剂从潮汐瓶中倒出时，齿轮旋转的速度将告诉您流出了多少肥皂。3-D打印开关和天线之间的相互作用以无线方式传输该数据。”作者兼艾伦学校副教授Shyam Gollakota。“然后，接收器可以跟踪您剩余了多少清洁剂，当清洁剂跌到一定量以下时，它可以自动向您的亚马逊应用发送消息以订购更多。”

威斯康星大学网络与移动系统实验室3-D的团队打印了几种不同的工具，这些工具能够感应并成功地将信息发送到其他连接的设备：风速表，水流量计和天平。他们还印刷了用于追踪和订购洗衣皂的流量计，以及可用于管理库存或测量每个试管中液体量的试管支架。

他们还可以进行3D打印的WiFi输入小部件(例如按钮，旋钮和滑块)，这些小部件可以进行自定义以与家庭中的其他智能设备进行通信，并实现丰富的“通话对象”生态系统，从而可以无缝地感知周围环境并与周围环境进行交互。

该团队使用将塑料与铁结合在一起的另一种类型的3-D打印灯丝，还利用磁性来对3-D打印对象中的静态信息进行无形编码-范围从条形码识别(用于库存目的)或有关对象的信息告诉机器人如何与之互动。

“看起来像一个普通的3D打印物体，但是里面有看不见的信息可以用您的智能手机读取，”艾伦学校的博士生兼首席作者贾斯汀·陈说。

该研究由美国国家科学基金会，阿尔弗雷德·P·斯隆奖学金和Google资助。

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