Un sistema de iluminación portátil utiliza cambios de color y textura para digitalizar objetos cotidianos

Cuando Nikola Tesla previsto Si tuviéramos teléfonos portátiles que pudieran mostrar vídeos, fotografías y más, sus reflexiones parecían un sueño lejano. Casi 100 años después, los teléfonos inteligentes son como un apéndice adicional para muchos de nosotros.

Los ingenieros de fabricación digital están trabajando ahora para ampliar las capacidades de visualización de otros objetos cotidianos. Una vía que están explorando son las superficies reprogramables (o elementos cuya apariencia podemos alterar digitalmente) para ayudar a los usuarios a presentar información importante, como estadísticas de salud, así como nuevos diseños en cosas como una pared, una taza o un zapato.

Investigadores del Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial (CSAIL) del MIT, la Universidad de California en Berkeley y la Universidad de Aarhus han dado un intrigante paso adelante al fabricar «PortaCromo«, un sistema de iluminación portátil y una herramienta de diseño que puede cambiar el color y las texturas de varios objetos.

Equipado con LED ultravioleta (UV) y rojo, verde y azul (RGB), el dispositivo se puede conectar a objetos cotidianos como camisas y auriculares. Una vez que un usuario crea un diseño y lo envía a una máquina PortaChrome a través de Bluetooth, la superficie se puede programar en pantallas multicolores de datos de salud, entretenimiento y diseños de moda.

Para que un artículo sea reprogramable, el objeto debe estar recubierto con tinte fotocromático, una tinta invisible que se puede convertir en diferentes colores con patrones de luz. Una vez recubierto, las personas pueden crear y transmitir patrones al artículo a través del software de diseño gráfico del equipo, o usar la API del equipo para interactuar directamente con el dispositivo e incorporar diseños basados ​​en datos. Cuando se fijan a una superficie, las luces UV de PortaChrome saturan el tinte mientras que los LED RGB lo desaturan, activando los colores y asegurando que cada píxel tenga el tono que coincida con el diseño deseado.

El sistema de luz integrado de Zhu y sus colegas cambia los colores de los objetos en menos de cuatro minutos en promedio, ocho veces más rápido que su trabajo anterior, «Photo-Chromeleon». Este aumento de velocidad proviene del cambio a una fuente de luz que hace contacto con el objeto para transmitir rayos UV y RGB. Photo-Chromeleon utilizó un proyector para ayudar a activar las propiedades de cambio de color del tinte fotocromático, donde la luz en la superficie del objeto tiene una intensidad reducida.

«PortaChrome proporciona una forma más conveniente de reprogramar su entorno», dice Yunyi Zhu ’20, MEng ’21, Ph.D. del MIT. estudiante de ingeniería eléctrica e informática, afiliado de CSAIL y autor principal de un artículo sobre el trabajo.

«En comparación con nuestro sistema anterior basado en proyectores, PortaChrome es una fuente de luz más portátil que se puede colocar directamente sobre la superficie fotocromática. Esto permite que el cambio de color se produzca sin la intervención del usuario y nos ayuda a evitar la contaminación de nuestro entorno con rayos UV. De este modo, los usuarios pueden llevar su tabla de frecuencia cardíaca en la camiseta, por ejemplo, después de hacer ejercicio».

La investigación es publicado en el Actas del 37º Simposio anual de ACM sobre software y tecnología de interfaz de usuario.

Renovar objetos cotidianos

En las demostraciones, PortaChrome mostró datos de salud en diferentes superficies. Un usuario caminó con PortaChrome cosido a su mochila, poniéndola en contacto directo con la parte posterior de su camisa, que estaba recubierta con tinte fotocromático.

Los sensores de altitud y frecuencia cardíaca enviaron datos al dispositivo de iluminación, que luego se convirtió en un gráfico mediante un script de reprogramación desarrollado por los investigadores. Este proceso creó una visualización de salud en la parte posterior de la camisa del usuario. En una muestra similar, los investigadores del MIT mostraron un corazón que se juntaba gradualmente en la parte posterior de una tableta para mostrar cómo un usuario progresaba hacia un objetivo de acondicionamiento físico.

PortaChrome también mostró talento para personalizar dispositivos portátiles. Por ejemplo, los investigadores rediseñaron unos auriculares blancos con líneas azules laterales y franjas horizontales amarillas y moradas.

Se cubrió los auriculares con tinte fotocromático y luego el equipo colocó el dispositivo PortaChrome en el interior de la funda de los auriculares. Finalmente, los investigadores reprogramaron con éxito sus patrones en el objeto, que parecía una acuarela. Los investigadores también cambiaron el color de una férula de muñeca para que combinara con diferentes prendas mediante este proceso.

Con el tiempo, el trabajo podría utilizarse para digitalizar las pertenencias de los consumidores. Imagínese ponerse una capa que pueda cambiar todo el diseño de su camisa o usar la funda de su automóvil para darle una nueva apariencia a su vehículo.

Ingredientes principales de PortaChrome

En cuanto al hardware, PortaChrome es una combinación de cuatro ingredientes principales. Su dispositivo portátil consta de una base textil a modo de columna vertebral, una capa textil con las luces UV soldadas y otra con las RGB pegadas, y una capa de difusión de silicona para rematar. Parecida a un panal translúcido, la capa de silicona cubre los LED UV y RGB entrelazados y los dirige hacia píxeles individuales para iluminar adecuadamente un diseño sobre una superficie.

Este dispositivo se puede envolver de forma flexible alrededor de objetos con diferentes formas. Para mesas y otras superficies planas, puedes colocar PortaChrome encima, como un mantel individual. Para un artículo curvo como un termo, puedes envolver la fuente de luz como si fuera la funda de una taza de café para asegurarte de que reprograma toda la superficie.

El sistema de luz portátil y flexible está diseñado con herramientas disponibles en el espacio del fabricante (como cortadoras láser, por ejemplo), y el mismo método se puede replicar con materiales de PCB flexibles y otros sistemas de fabricación en masa.

Si bien también puede convertir rápidamente nuestro entorno en pantallas dinámicas, Zhu y sus colegas creen que podría beneficiarse de mayores aumentos de velocidad. Les gustaría utilizar LED más pequeños, con el resultado probable de una superficie que podría reprogramarse en segundos con un diseño de mayor resolución, gracias a una mayor intensidad de luz.

«Las superficies de nuestras cosas cotidianas están codificadas con colores y texturas visuales, lo que proporciona información crucial y da forma a la forma en que interactuamos con ellas», dice el postdoctorado de Georgia Tech, Tingyu Cheng, que no participó en la investigación. «PortaChrome está dando un paso adelante al proporcionar superficies reprogramables con la integración de fuentes de luz flexibles (LED UV y RGB) y pigmentos fotocromáticos en objetos cotidianos, pixelando el entorno con colores y patrones dinámicos.

«Las capacidades demostradas por PortaChrome podrían revolucionar la forma en que interactuamos con nuestro entorno, particularmente en dominios como la moda personalizada y las interfaces de usuario adaptables. Esta tecnología permite una personalización en tiempo real que se integra perfectamente en la vida diaria, ofreciendo un vistazo al futuro de lo ‘ubicuo’. muestra.'»

Esta historia se republica por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre investigación, innovación y enseñanza del MIT.