沙发变身遥控器，涂鸦里藏PCB，MIT技术宅的智能家居竟然是这样
万物改成PCB，不担心丢遥控器
鱼羊 郭一璞 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI
城乡结合部土味开关，不知道你有没有印象：
强行欧式，强行蕾丝，强行少女心，处处透露着改革开放早期人们对色彩的渴求。
也可能是上一辈人觉得门口墙壁上的开关实在太丑太突兀了吧。
现在，对这些开关不能忍的MIT研（yi）究（shu）员（jia）们，决定对丑开关进行一波改造：
把墙壁、沙发、柱子或者家中任何东西，埋进电路和传感器，整个房子也就被改造成了大型PCB电路板，每一条线路、每一个节点、每一个控制装置，都嵌入到房间自身的装修中，像个变色龙一样，你再也看不到突兀的开关了。
比如，你看这面涂鸦墙，那似乎就是一片软装：
但是摸一摸灯泡图形，上面的真灯泡就亮了：
摸一摸画在墙上的颜料喷瓶，就会根据你摸到的位置调节灯光的亮度，你一摸黑，灯就变黑：
颜料瓶图案喷出来的彩色图案，你摸哪个颜色，灯光就会变成哪个颜色：
你以为这是一片装饰，不，它明明是一片传感器。
再比如，这根工业风水泥柱上的五线谱图案，看起来像小学音乐教室：
其实你摸一摸音符，它可以放音乐，再摸一摸，还能切歌：
除了墙面，沙发也暗藏玄机。挥一挥手，就可以切换旁边电视机上的相册系统的图片：
这样，不仅没了丑丑的开关，乱糟糟的线也不见了，你也不用担心找不到遥控器，整个家都变成了交互的一部分。
装修完房子之后，他们就把装修记录发到了人机交互顶会CHI 2020上。
在论文里，MIT技术宅们愉快地分享了他们这一套装修方案的思路和技术细节。
看完之后，自己动手操作起来也不是不可以呢
把用户界面融入物理环境
首先，你需要在3D编辑器里设计好图稿。把显示元素什么样，传感器怎么接安排得明明白白。
当然啦，技术宅们已经在3D编辑器Blender里集成了一套工具包，可以简化设计步骤。
比如说，你要在墙面上布置一个调节灯光明暗、色温的开关：先量好墙面的尺寸，然后在Blender里建模。
至于显示元素的设计，可以先在PS这样的绘图软件中完成，然后将图像作为纹理映射到3D模型上。
工具包里安排了7种增加交互性的绘图工具：
触控按钮；滑块（线性/自由形式）；距离传感器；电致发光显示器等输出元件；电线；微控制器连接器；擦除工具。
来看一下示范操作：
可以看到，滑块等电路板设计之上，可以叠加艺术外观层。
当然，更多层的模板设计也是支持的。比如这个灯泡造型的触控开关，就由导电层、介电层、荧光层和顶层透明导体组成。
完成电路板和外观设计之后，为了方便装修，你可以选择用切割绘图仪、激光切割机等设备把模板打出来。
不过，对于不平坦的表面，比如沙发来说，这样的喷涂模板可能不太好使。
于是，还有另一个解决方案，那就是投影。
接下来，就可以进入真正的装修步骤啦。
需要准备的硬件有：喷枪，功能性墨水，装修需要的防护工具。
喷枪方面，他们的配置是：可以同时控制墨水量和气流的双动触发装置，重力进料系统，以及在内部混合空气和油墨的混合点。这样的配置适合于绘制细节，有利于电路的创建。
在他们的示范案例中，使用到的功能性墨水是Lumilor和KPT生产的铜、电介质、磷光剂和透明导体墨水。
那么就开始按照设计，喷涂导电铜墨水。再在电路之上搞艺术创作。
最后，别忘了连接微控制器板。
虽然此前市面上已有墙面触控板开关：
但相较之下，这一套方案突破了打印机尺寸的限制，在任何材料、任意形状上，都能更方便地实现脑洞。
技术评估
MIT的技术宅们还表示，装修不算完，做事要严谨。
他们测试了这一套被命名为SprayableTech的技术在不同材料、不同形状表面上的实际效果。
结果表明，无论是在何种材料上，喷涂的铜迹线均显示出了高导电性，电阻范围在0.07Ω-0.25Ω之间。
即使是在多孔石材这样非常粗糙的材质表面，喷涂颗粒也可以到达材料深腔并覆盖整个材料表面。
另外，电导率和物体表面形状的角度之间也没有显著关系。
这意味着喷涂的电路不会受到墙壁转弯的影响。
作者介绍
提出这种装修方法的团队，来自鼎鼎大名的MIT CSAIL。
一作Michael Wessely，是CSAIL旗下人机交互组的博士后，南巴黎大学博士，曾在2014年和2019年两度获得人机交互顶会UIST最佳论文，现在也在CSAIL讲工程交互技术课。
论文的通讯作者就是人机交互组的负责人，MIT助理教授Stefanie Mueller，在她的带领下，这个团队还做了各种五颜六色的大脑洞研究。
比如，如何用3D打印造出一只变色龙，是颜色真的能变的那种：
或者，怎么把人类的运动轨迹给打印出来：
还有怎么才能3D打印出面包蓬松的质感：
让人看饿了。
传送门
Sprayable User Interfaces: Prototyping Large-Scale Interactive Surfaces with Sensors and DisplaysMichael Wessely，Ticha Sethapakdi，Carlos Castillo，Jackson C Snowden，Ollie Hanton，Isabel Qamar，Mike Fraser，Anne Roudaut，Stefanie Muellerhttps://hcie.csail.mit.edu/research/sprayableuserinterfaces/main.html
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