Недавно разработанная FlexBoard — будущее гибкого и быстрого прототипирования электронных устройств.

Jul 21, 2023

Независимо от того, являетесь ли вы новым сотрудником, гимнастом или производителем гибких соломинок, одна черта идеальна для всех: гибкость. То же самое теперь можно сказать и о прототипировании электронных устройств. Хотя дизайнеры обычно тестируют свои проекты на «макетах» или тонких пластиковых платах, которые могут скреплять электронные компоненты, они часто бывают жесткими и медленными. Учитывая жесткость этих электронных систем, исследователи Массачусетского технологического института разработали «FlexBoard», гибкий макет, который позволяет быстро создавать прототипы объектов с помощью интерактивных датчиков, приводов и дисплеев на изогнутых и деформируемых поверхностях, таких как мяч или одежда. Учитывая универсальность платформы для различных предметов, исследователи протестировали ее на гирях, контроллерах видеоигр и перчатках и обнаружили, что датчики и дисплеи могут прикрепляться к электронным компонентам внутри каждого из ее шарниров. Команда добавила к гирям датчики и светодиоды, которые успешно определяли, применяют ли пользователи правильную форму во время тренировок с махами. В свою очередь, на дисплее отображается красный цвет, если выполнено неправильно, или зеленый, если выполнено правильно, а также количество повторений. В будущем платформа может улучшить фитнес-программы, предоставляя такую ​​обратную связь. Конструкция макета состоит из тонкого пластика, который соединяет две части одного и того же материала для повышения гибкости. Этот «живой шарнирный узор» можно найти в крышках бутылок с приправами и корешках пластиковых коробок для дисков, скрепляющих электронные компоненты FlexBoard. Дизайн можно воспроизвести с помощью стандартного 3D-принтера, изготовив FlexBoards, которые можно пришить к предмету или прикрепить с помощью эпоксидного клея или ленты-липучки. Этот удобный дизайн открывает двери для более быстрой настройки интерфейсов. «Фундаментальным развитием нашего современного мира является то, что мы можем взаимодействовать с цифровым контентом везде и в любое время, что становится возможным благодаря повсеместным интерактивным устройствам», — говорит автор исследования Майкл Вессели, недавний постдок в Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта Массачусетского технологического института (CSAIL). который сейчас является доцентом Орхусского университета. «FlexBoard поддерживает проектирование этих устройств, являясь универсальной и быстро взаимодействующей платформой для прототипирования. Наша платформа также позволяет дизайнерам быстро тестировать различные конфигурации датчиков, дисплеев и других интерактивных компонентов, что может привести к ускорению циклов разработки продуктов и увеличению количества пользователей. дружелюбный и доступный дизайн». FlexBoard также может улучшить игры в виртуальной реальности с помощью контроллеров и перчаток. Команда установила на контроллеры систему предупреждения о столкновениях, предупреждающую игроков, носящих гарнитуру VR, когда они рискуют столкнуться с окружающей средой. К деформируемым перчаткам были добавлены датчики и моторы для захвата жестов, влияющих на взаимодействие игроков в игре. Каждая макетная плата является многоразовой и клейкой, что означает, что она может выдерживать многократные изгибы как вверх, так и вниз, оставаясь при этом полностью прикрепленной к прототипам, на которых они тестировались. . Уэссели и его команда оценили долговечность FlexBoard, согнув ее 1000 раз, и отметили, что макеты оставались полностью функциональными, не ломаясь после этого. Такая двунаправленная гибкость помогает платформе прикрепляться к предметам изогнутой конструкции, что делает FlexBoard удобной платформой для прототипирования для производителей, экспериментирующих с различным оборудованием для создания новых электронных изделий. Пользователи могут разрезать длинные макетные полосы на более мелкие сегменты для более мелких предметов или прикрепить несколько. создавать прототипы на более крупных объектах. Например, несколько плат FlexBoard можно обернуть вокруг теннисной ракетки, что расширит диапазон обнаружения датчиков при считывании скорости залпа. Адаптируемость платформы к различным поверхностям может упростить процесс электронного прототипирования. «При разработке новых интерактивных устройств, пользовательских интерфейсов или большинства электронных продуктов мы обычно рассматриваем форму объекта и электронные функции как две отдельные задачи, что затрудняет тестирование прототипа в среде его использования на ранней стадии и может привести к проблемы интеграции в дальнейшем», — добавляет Цзюньи Чжу, аспирант Массачусетского технологического института в области электротехники и информатики и филиал CSAIL. «FlexBoards решают эти проблемы с помощью усовершенствованных гибких макетов многократного использования, которые ускоряют текущий конвейер прототипирования интерактивных устройств и предоставляют новую и ценную платформу прототипирования для разработчиков маломощной электроники и сообщества DIY [сделай сам]». В будущем FlexBoard сможет сделать оборудование для тренировок, кухонные принадлежности, мебель и другие предметы домашнего обихода более интерактивными. Тем не менее, команда признает, что их платформа нуждается в дальнейшей оптимизации, требующей улучшения гибкости, долговечности и прочности за счет печати из нескольких материалов. Кроме того, каждая макетная плата предназначена для FDM-принтеров, стандартной машины для 3D-производства, которая ограничивает длину и увеличивает время печати FlexBoards. Клеммные колодки также требуют ручной сборки и усложняют создание прототипов сгибаемых объектов. «Поскольку многие исследователи исследовали разнообразие свойств материалов, мы задались вопросом, почему макет остается жестким», — говорит Донхён Ко, еще один автор работы, бывший аспирант Массачусетского технологического института. из Корейского института передовых наук и технологий. «Мы хотели сделать повседневные объекты «макетными», одновременно разрабатывая интерфейсы, меняющие форму». Информатика и машиностроение, а также Юнджи Ким, доцент Колледжа искусств и технологий Университета Чунг-Анг. Исследование группы было поддержано грантом Национального исследовательского фонда Кореи (NRF), финансируемым правительством Кореи, Министерством образования Республики Корея и Национальным исследовательским фондом Кореи. FlexBoard был представлен на конференции CHI 2023 года по правам человека. Факторы вычислительных систем в апреле.