Il futuro di FlexBoard di nuova concezione per la prototipazione flessibile e rapida di dispositivi elettronici

Jul 21, 2023

Che tu sia un nuovo impiegato, un ginnasta o un produttore di cannucce flessibili, una caratteristica è ideale su tutta la linea: la flessibilità. Lo stesso si può dire ora della prototipazione di dispositivi elettronici. Anche se i progettisti in genere testano i loro progetti su "breadboard", ovvero sottili pannelli di plastica che possono tenere insieme componenti elettronici, spesso sono rigidi e lenti. Tenendo presente la rigidità di queste dorsali elettroniche, i ricercatori del MIT hanno sviluppato "FlexBoard", una breadboard flessibile che consente la prototipazione rapida di oggetti con sensori interattivi, attuatori e display su superfici curve e deformabili, come una palla o vestiti. La versatilità della piattaforma su diversi oggetti, i ricercatori l'hanno testata su kettlebell, controller per videogiochi e guanti, scoprendo che sensori e display possono collegarsi ai componenti elettronici all'interno di ciascuna delle sue cerniere. Il team ha aggiunto sensori e LED ai kettlebell, che hanno rilevato con successo se gli utenti stavano applicando la forma corretta ai loro allenamenti di swing. A sua volta, il display indicava rosso se eseguito in modo errato, o verde se eseguito correttamente, nonché il numero di ripetizioni. In futuro, la piattaforma potrebbe migliorare le routine di fitness fornendo tale feedback. Il design della breadboard è costituito da una plastica sottile che collega due pezzi dello stesso materiale per migliorare la flessibilità. Questo "modello di cerniera vivente" può essere trovato nei tappi delle bottiglie di condimenti e nei dorsi delle custodie dei dischi in plastica, che tengono insieme i componenti elettronici di FlexBoard. Il progetto può essere replicato da una stampante 3D standard, fabbricando FlexBoard che possono essere cucite su un oggetto o fissate utilizzando colla epossidica o nastro in velcro. Questo pratico design apre le porte a interfacce personalizzabili più rapidamente. "Uno sviluppo fondamentale nel nostro mondo moderno è che possiamo interagire con i contenuti digitali ovunque e in qualsiasi momento, il che è possibile attraverso dispositivi interattivi onnipresenti", afferma l'autore della ricerca Michael Wessely, un recente postdoc presso il MIT Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) che ora è professore assistente all'Università di Aarhus. "FlexBoard supporta la progettazione di questi dispositivi essendo una piattaforma di prototipazione versatile e di rapida interazione. La nostra piattaforma consente inoltre ai progettisti di testare rapidamente diverse configurazioni di sensori, display e altri componenti interattivi, che potrebbero portare a cicli di sviluppo del prodotto più rapidi e a un maggior numero di utenti design amichevoli e accessibili."FlexBoard può anche migliorare i giochi di realtà virtuale attraverso controller e guanti. Il team ha installato un sistema di avviso di collisione sui controller, avvisando i giocatori che indossano un visore VR quando rischiano di scontrarsi con l'ambiente circostante. Sensori e motori sono stati aggiunti ai guanti deformabili per catturare i gesti, influenzando le interazioni dei giocatori nel gioco. Ogni breadboard è riutilizzabile e adesiva, il che significa che può resistere a piegature ripetute sia verso l'alto che verso il basso rimanendo completamente attaccata ai prototipi su cui sono stati testati . Wessely e il team hanno valutato la durabilità di FlexBoard piegandolo 1.000 volte, rilevando che le breadboard sono rimaste perfettamente funzionanti senza rompersi in seguito. Questa flessibilità bidirezionale aiuta la piattaforma ad agganciarsi ad oggetti con design curvi, rendendo FlexBoard una comoda piattaforma di prototipazione per i produttori che sperimentano hardware diverso per creare nuovi articoli elettronici. Gli utenti possono tagliare le lunghe strisce breadboard in segmenti più piccoli per oggetti più piccoli, oppure è possibile collegarne diverse prototipare su oggetti più grandi. Ad esempio, diversi FlexBoard potrebbero essere avvolti attorno a una racchetta da tennis, ampliando il raggio di rilevamento dei sensori durante la lettura della velocità di una volée. L'adattabilità della piattaforma a diverse superfici può semplificare il processo di prototipazione elettronica. "Mentre progettiamo nuovi dispositivi interattivi, interfacce utente o la maggior parte dei prodotti elettronici, di solito trattiamo la forma dell'oggetto e le funzioni elettroniche come due compiti separati, il che rende difficile testare il prototipo nel suo ambiente di utilizzo nella fase iniziale e può portare a problemi di integrazione più avanti", aggiunge Junyi Zhu, dottorando del MIT in ingegneria elettrica e informatica e affiliato CSAIL. "FlexBoard affronta questi problemi con breadboard flessibili migliorate e riutilizzabili, che accelerano l'attuale pipeline di prototipazione di dispositivi interattivi e forniscono una nuova e preziosa piattaforma di prototipazione per la progettazione elettronica a basso consumo e la comunità fai-da-te [fai-da-te]." In futuro, FlexBoard potrebbe rendere più interattivi le attrezzature per l'allenamento, gli utensili da cucina, i mobili e altri articoli per la casa. Tuttavia, il team riconosce che la loro piattaforma deve essere ulteriormente ottimizzata, richiedendo una migliore piegabilità, durata e resistenza attraverso la stampa multi-materiale. Inoltre, ogni breadboard è progettata per le stampanti FDM, una macchina di fabbricazione 3D standardizzata, che limita la lunghezza e aumenta il tempo di stampa delle FlexBoard. Le morsettiere richiedono anche un assemblaggio manuale e rendono impegnativa la prototipazione di oggetti pieghevoli. "Poiché molti ricercatori hanno studiato la diversificazione delle proprietà dei materiali, ci siamo chiesti perché la breadboard rimane rigida", afferma Donghyeon Ko, un altro autore del lavoro ed ex studente di dottorato in visita al MIT. dall’Istituto Avanzato Coreano di Scienza e Tecnologia. "Volevamo rendere gli oggetti di uso quotidiano 'utilizzabili come breadboard' sviluppando allo stesso tempo interfacce che cambiano forma." Wessely, Zhu e Ko hanno scritto un articolo sul lavoro insieme a Stefanie Mueller, affiliata CSAIL e professore associato nei dipartimenti di ingegneria elettrica e ingegneria del MIT. Informatica e ingegneria meccanica e Yoonji Kim, professore assistente presso il College of Art and Technology dell'Università di Chung-Ang. La ricerca del team è stata supportata dalla sovvenzione della National Research Foundation of Korea (NRF) finanziata dal governo coreano, dal Ministero dell'Istruzione della Repubblica di Corea e dalla National Research Foundation of Korea. FlexBoard è stato presentato alla CHI Conference on Human del 2023 Fattori nei sistemi informatici ad aprile.