麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室（CSAIL）的一組研究人員開發(fā)了一種新穎的3D設(shè)計(jì)環(huán)境，使用戶能夠立即對(duì)對(duì)象的物理形式和電子功能進(jìn)行數(shù)字化建模。

該程序被稱為“ MorphSensor”，該程序借鑒了傳統(tǒng)的CAD軟件以及電路構(gòu)建軟件，可為機(jī)電一體化專業(yè)人士提供更完善的設(shè)計(jì)環(huán)境。從本質(zhì)上講，定制零件可以設(shè)計(jì)為3D打印，同時(shí)考慮電子可行性和機(jī)械功能。

關(guān)于該項(xiàng)目的論文的主要作者朱俊義解釋說(shuō)：“ MorphSensor符合我對(duì)“快速功能原型”的長(zhǎng)期愿景，目的是創(chuàng)建交互式對(duì)象，在這些對(duì)象中，功能直接與表單集成并被制造一次即可使用，即使對(duì)于非專業(yè)用戶也是如此。這提供了一個(gè)希望，即在進(jìn)行原型制作時(shí)，對(duì)象形式可以遵循其指定的功能，并且該功能可以適應(yīng)其物理形式?！?/p>

MorphSensor用戶界面

MorphSensor如何工作？

在設(shè)計(jì)（和重新設(shè)計(jì)）諸如外殼和框架的實(shí)體時(shí)，添加嵌入式電子組件（例如傳感器和芯片）可能很困難。設(shè)計(jì)工作流程通常要求采用迭代方法，因此必須將設(shè)備的框架與內(nèi)部組件分開概念化。這可能會(huì)導(dǎo)致在物理零件和電子零件之間來(lái)回繁瑣的循環(huán)，從而確保所有內(nèi)容都適合，同時(shí)優(yōu)化了3D空間的使用。

MorphSensor旨在解決此問(wèn)題。用戶可以將預(yù)定義的傳感器模塊直接從廣泛的數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入3D編輯器中，在此過(guò)程中，他們可以像在對(duì)象上粘貼貼紙一樣適應(yīng)3D模型。所需電路與零件同時(shí)進(jìn)行編輯，以確?？梢栽诔跏荚驮O(shè)計(jì)階段將其直接嵌入，從而無(wú)需進(jìn)行其他設(shè)計(jì)迭代。

定制電路的數(shù)字框架完成后，就可以將其打印到一張紙上。然后，使用導(dǎo)電膠帶，可以將實(shí)際的電子組件直接構(gòu)建在紙上的預(yù)建電路結(jié)構(gòu)的頂部。組裝后，可以將電路切出并用雙面膠帶粘貼到其互補(bǔ)的3D打印部件上。

MorphSensor的應(yīng)用

為了測(cè)試軟件的功效，CSAIL團(tuán)隊(duì)制造了許多在MorphSensor環(huán)境中設(shè)計(jì)的機(jī)電一體化組件。首先，一個(gè)帶有集成藍(lán) 光傳感器和微控制器的實(shí)驗(yàn)眼鏡架。眼鏡除了提供標(biāo)準(zhǔn)的視力矯正功能外，還能夠檢測(cè)用戶何時(shí)暴露于過(guò)多的藍(lán) 光下，并通過(guò)LED或噪音發(fā)出警報(bào)。

藍(lán) 光探測(cè)眼鏡

同樣，可穿戴式環(huán)帶集成了溫度傳感器，可以檢測(cè)環(huán)境條件，從而提供實(shí)時(shí)的天氣建議。一對(duì)Airpods的外殼也進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，以容納用于生物監(jiān)控和睡眠跟蹤目的的運(yùn)動(dòng)傳感器。

溫度感應(yīng)環(huán)

根據(jù)當(dāng)前的大流行，N95口罩還配備了濕度傳感器，以監(jiān)視基材污染情況，在需要丟棄口罩時(shí)提醒用戶。最后，重新設(shè)計(jì)了烙鐵的手柄，以集成空氣質(zhì)量傳感器和相應(yīng)的LED照明。當(dāng)車間的空氣質(zhì)量惡化到一定程度時(shí)，LED閃爍，向用戶發(fā)出信號(hào)，可能是時(shí)候打開窗戶了。

嵌入N95掩模的電子電路采用MorphSensor設(shè)計(jì)

在過(guò)去的一年中，主要是學(xué)術(shù)研究的結(jié)果，許多“ 3D打印友好”設(shè)計(jì)環(huán)境的發(fā)展。蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH Zurich）的二人組最近發(fā)布了一種能夠自動(dòng)完成復(fù)雜多流噴嘴設(shè)計(jì)的增材制造設(shè)計(jì)（DfAM）框架。CAD軟件的替代方案允許非專業(yè)用戶設(shè)計(jì)復(fù)雜的幾何形狀，專門用于增材制造工具，例如FDM噴嘴。

在其他地方，來(lái)自格拉茨工業(yè)大學(xué)（TU Graz）和奧地利格拉茨醫(yī)科大學(xué)的研究人員設(shè)計(jì)了一種用于顱骨植入物設(shè)計(jì)的自動(dòng)化系統(tǒng)。該程序使用深度學(xué)習(xí)算法根據(jù)醫(yī)學(xué)掃描恢復(fù)頭骨的缺失部分，從而生成精確的STL文件。