Detektor pracího prostředku. Kredit: Mark Stone/University of Washington.

Představte si láhev s pracím prostředkem, která je schopná detekovat, že již brzy bude prázdná. A pak se automaticky spojí s internetem, aby objednala novou várku. Bez jediného kousku elektroniky.

Shyam Gollakota. Kredit: University of Washington.

Zní to jako kouzlo. Jenomže v dnešní době je hranice mezi magií a realitou notně setřená. Přesně takové věci teď totiž vyrábějí na Washingtonské univerzitě. Jako první tam vyvinuli a vyrobili 3D tištěné plastové objekty se senzory, které sbírají zajímavá data a mohou komunikovat s dalším zařízení pomocí WiFi připojení.

Nedělají to jen pro sebe. Shyam Gollakota a jeho kolegové z laboratoře Networks & Mobile Systems Lab nabídli CAD modely svých výtvorů každému, kdo o ně bude mít zájem. Od této chvíle si fanoušci 3D tisku mohou z komerčně dostupných plastů vytisknout objekty, které budou komunikovat s dalšími chytrými objekty či přístroji. Je mezi nimi ovladač hlasitosti hudby, který nepotřebuje baterii, zařízení, které automaticky objednává kukuřičné vločky z Amazonu, a také detektor vody, který v případě zaplavení pošle zprávu na chytrý telefon.

Jak fungují 3D tištěné objekty s WiFi? Kredit: University of Washington.

Gollakota s kolegy si to představují tak, že v budoucnu si uživatelé prostě vytisknou potřebné senzory na 3D tiskárně, a ty pak budou hlídat klíčové věci v jejich domácnosti. Zásadním krokem v jejich technologii bylo přimět plast, aby komunikoval prostřednictvím WiFi sítě. Gollakotův tým představil svůj výzkum na nedávné konferenci asociace Association for Computing Machinery, která nesla jméno SIGGRAPH Conference and Exhibition on Computer Graphics and Interactive Techniques in Asia.

Aby Gollakota a spol. donutili plast komunikovat přes WiFi, tak k tomu využili technologie se zpětným rozptylem (backscatter). V tomto případě nahradili některé funkce, za běžných okolností zajišťované elektronickými komponentami, pohybem mechanických součástek. Elektroniku vystřídaly pružiny, ozubená kolečka, přepínače a podobné komponenty, které mohou být kompletně vytištěny na 3D tiskárně. Podobné mechanismy zajišťují běh hodin, které nepotřebují ke svému fungování baterie.

Nevypadá to, ale tohle se připojí k WiFi síti. Kredit: Mark Stone/University of Washington.

Systémy založené na zpětném rozptylu používají k přenosu dat anténu, s jejíž pomocí odráží rádiové signály WiFi routeru nebo podobného zařízení. V těchto odrazech jsou ukryta přenášená data, která pak může zachytit a dekódovat zařízení pro příjem WiFi signálu. V objektech Gollakotova týmu je anténa součástí objektu, který 3D tiskárna vytiskne z vodivého materiálu, obsahujícího směs plastu a mědi.

Na počátku akce těchto podivuhodných 3D tištěných objektů s připojením k WiFi je nějaký mechanický pohyb. Stisknutí tlačítka, pokles hladiny pracího prostředku, otočení knoflíku, atd. Tento pohyb uvede do chodu ozubená kolečka a pružiny příslušného 3D objektu, což vede ke změně stavu přepínače z vodivého materiálu a následné změně odrazivosti antény objektu. Potřebná informace je zakódovaná v zubech ozubených koleček, kde jeden zub představuje 0 anebo 1. Výsledkem mechanických pohybů je sled změn v odražených signálech, které nakonec zachytí a zpracuje zařízení pro příjem WiFi signálu. Taky se už těšíte na plastové vychytávky připojené k internetu věcí? 

Video:  3D Printing Wireless Connected Objects


Literatura
University of Washington