Hacia una creación de prototipos más flexible y rápida de dispositivos electrónicos

Imagen anterior Imagen siguiente

Ya sea usted un empleado nuevo, un gimnasta o un fabricante de pajitas flexibles, hay un rasgo ideal en todos los ámbitos: la flexibilidad. Lo mismo puede decirse ahora de la creación de prototipos de dispositivos electrónicos. Si bien los diseñadores suelen probar sus diseños en “placas de pruebas”, o delgadas placas de plástico que pueden mantener unidos los componentes electrónicos, a menudo son rígidas y lentas. Teniendo en cuenta la rigidez de estas columnas electrónicas, los investigadores del MIT desarrollaron "FlexBoard", una placa flexible que permite la creación rápida de prototipos de objetos con sensores, actuadores y pantallas interactivos en superficies curvas y deformables, como una pelota o ropa.

Para ilustrar la versatilidad de la plataforma en diferentes artículos, los investigadores la probaron en pesas rusas, controladores de videojuegos y guantes, y descubrieron que los sensores y pantallas se pueden conectar a los componentes electrónicos dentro de cada una de sus bisagras. El equipo añadió sensores y LED a las pesas rusas, que detectaron con éxito si los usuarios estaban aplicando la forma correcta a sus entrenamientos de swing. A su vez, el display indicaba rojo si se hacía incorrectamente, o verde si se ejecutaba correctamente, así como el número de repeticiones. En el futuro, la plataforma podría mejorar las rutinas de fitness proporcionando esa retroalimentación.

El diseño de la placa consiste en un plástico delgado que conecta dos piezas del mismo material para mejorar la flexibilidad. Este “patrón de bisagra viviente” se puede encontrar en las tapas de las botellas de condimentos y en los lomos de las cajas de discos de plástico, que mantienen unidos los componentes electrónicos de FlexBoard. El diseño se puede replicar con una impresora 3D disponible en el mercado, fabricando FlexBoards que se pueden coser a un artículo o unir con pegamento epoxi o cinta de velcro.

Este conveniente diseño abre la puerta a interfaces personalizables más rápidamente. "Un avance fundamental en nuestro mundo moderno es que podemos interactuar con contenido digital en cualquier lugar y en cualquier momento, lo cual es posible a través de dispositivos interactivos ubicuos", dice el autor de la investigación Michael Wessely, reciente postdoctorado en el Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial del MIT (CSAIL). quien ahora es profesor asistente en la Universidad de Aarhus. “FlexBoard respalda el diseño de estos dispositivos al ser una plataforma de creación de prototipos versátil y de rápida interacción. Nuestra plataforma también permite a los diseñadores probar rápidamente diferentes configuraciones de sensores, pantallas y otros componentes interactivos, lo que podría conducir a ciclos de desarrollo de productos más rápidos y diseños más accesibles y fáciles de usar”.

FlexBoard también puede mejorar los juegos de realidad virtual mediante controladores y guantes. El equipo instaló un sistema de advertencia de colisión en los controladores, alertando a los jugadores que usan auriculares VR cuando corren el riesgo de chocar con su entorno. Se agregaron sensores y motores a guantes deformables para capturar gestos, influyendo en las interacciones de los jugadores en el juego.

Cada placa de prueba es reutilizable y adhesiva, lo que significa que puede soportar flexiones repetidas tanto hacia arriba como hacia abajo mientras permanece completamente adherida a los prototipos en los que se probaron. Wessely y el equipo evaluaron la durabilidad de FlexBoard doblándola 1000 veces y observaron que las placas permanecían completamente funcionales sin romperse después. Esta flexibilidad bidireccional ayuda a que la plataforma se adhiera a artículos con diseños curvos, lo que convierte a FlexBoard en una plataforma de creación de prototipos conveniente para los fabricantes que experimentan con diferentes hardware para crear nuevos artículos electrónicos.

Los usuarios pueden cortar las tiras largas de la placa de pruebas en segmentos más pequeños para obtener artículos más pequeños, o se pueden unir varias para crear prototipos en objetos más grandes. Por ejemplo, se podrían envolver varias FlexBoards alrededor de una raqueta de tenis, ampliando el rango de detección de los sensores al leer la velocidad de una volea.

La adaptabilidad de la plataforma a diferentes superficies puede agilizar el proceso de creación de prototipos electrónicos. “Al diseñar nuevos dispositivos interactivos, interfaces de usuario o la mayoría de los productos electrónicos, generalmente tratamos la forma del objeto y las funciones electrónicas como dos tareas separadas, lo que dificulta probar el prototipo en su entorno de uso en la etapa inicial y puede llevar a problemas de integración más adelante”, añade Junyi Zhu, estudiante de doctorado del MIT en ingeniería eléctrica e informática y afiliado a CSAIL. "Las FlexBoards abordan estos problemas con placas flexibles mejoradas y reutilizables, que aceleran el proceso actual de creación de prototipos de dispositivos interactivos y proporcionan una nueva y valiosa plataforma de creación de prototipos para la comunidad de diseño de electrónica de bajo consumo y bricolaje [hágalo usted mismo]".

En el futuro, FlexBoard podría hacer que los equipos de ejercicio, utensilios de cocina, muebles y otros artículos del hogar sean más interactivos. Aún así, el equipo reconoce que su plataforma necesita optimizarse aún más, lo que requiere una mejor capacidad de plegado, durabilidad y resistencia mediante la impresión de múltiples materiales. Además, cada placa está diseñada para impresoras FDM, una máquina de fabricación 3D disponible en el mercado, que limita la longitud y aumenta el tiempo de impresión de las FlexBoards. Las regletas de terminales también requieren ensamblaje manual y dificultan la creación de prototipos de objetos flexibles.

"Como muchos investigadores han investigado la diversificación de las propiedades de los materiales, nos preguntamos por qué la placa de pruebas permanece rígida", dice Donghyeon Ko, otro autor del trabajo y ex estudiante de doctorado visitante del MIT del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea. "Queríamos hacer que los objetos cotidianos se pudieran utilizar en una placa de pruebas mientras desarrollamos interfaces que cambian de forma".

Wessely, Zhu y Ko escribieron un artículo sobre el trabajo junto con Stefanie Mueller, afiliada de CSAIL y profesora asociada en los departamentos de Ingeniería Eléctrica, Ciencias de la Computación e Ingeniería Mecánica del MIT, y Yoonji Kim, profesor asistente en la Facultad de Arte y Tecnología. en la Universidad Chung-Ang. La investigación del equipo fue apoyada por la subvención de la Fundación Nacional de Investigación de Corea (NRF) financiada por el gobierno coreano, el Ministerio de Educación de la República de Corea y la Fundación Nacional de Investigación de Corea.

FlexBoard se presentó en la Conferencia CHI 2023 sobre factores humanos en sistemas informáticos en abril.

Artículo anterior Artículo siguiente