麻省理工学院的研究人员开发出一种3D打印系统，无需任何电子元件，即可制造出能够根据物理交互改变表面外观的物体。该系统名为ShiftLens，当用户按压、滑动或旋转打印物体的某个部分时，物体表面会显示不同的图像或图案。所有这些都可以在一台多材料3D打印机上一次性完成打印。
这项技术的工作原理是将两层光学材料结合在物体表面。一组微型柱状透镜位于带有图案的背板上。当透镜层移动时，背板的不同部分会进入视野，透镜会放大这些部分，从而改变用户看到的内容。驱动这种移动的运动可以直接集成到物体现有的机械结构中，例如口红管盖的旋转，也可以通过添加开关、旋钮或滚轮等驱动机构来实现。
图片来源：麻省理工学院
“有了我们的系统，物体就能告诉你它是否被正确使用，而无需传感器或任何复杂的电子设备。交互式显示屏是机械式的，因此你可以创建一个独立的、多状态的交互式设备，用户可以非常直观地控制它，”麻省理工学院电子工程与计算机科学系研究生、论文第一作者朱云怡说道。
研究团队通过几个原型展示了ShiftLens技术。其中一个原型是一个化学试剂瓶，瓶盖拧紧时会变成绿色并显示一个对勾，拧松时则会变成红色并显示一个感叹号。另一个原型是一个井字棋游戏棋盘，棋盘上的方格会根据用户旋转旋钮的方向显示红色的“X”、蓝色的“O”或什么都不显示。
朱的合作者包括麻省理工学院本科生曹丁宁；慕尼黑工业大学研究生杰里米·姆日格洛茨基；麻省理工学院电子工程与计算机科学系和机械工程系副教授、计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）成员斯蒂芬妮·穆勒；以及东北大学博士后纳尔杰斯·普尔贾法里安。该研究成果将在ACM用户界面软件与技术研讨会上发表。
ShiftLens：用于在 3D 物体上切换外观的机械驱动光学表面
研究人员开发了一款面向用户的设计工具，可以自动完成底层的光学和机械计算。用户只需输入所需的视觉状态图像和物体的理想形状，该工具即可生成可用于打印的ShiftLens结构。ShiftLens并非适用于所有物体，因为它需要在两层之间进行某种形式的位移运动。研究团队仔细考虑了如何向不具备光学或机械工程背景的用户传达这一限制。
潜在应用远不止原型制作。朱指出，工业管道可以利用这项技术直观地标记出导致泄漏的损坏连接点，户外警示标志则无需依赖易受恶劣天气破坏的脆弱电路。该团队计划开发一种算法，以更少的用户输入生成ShiftLens结构，并扩展该工具支持的驱动机制范围。
来源：news.mit.edu
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