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

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Ya sea que sea un nuevo empleado, un gimnasta o un fabricante de pajillas flexibles, un rasgo es ideal en todos los ámbitos: flexibilidad. Ahora se puede decir lo mismo sobre la creación de prototipos de dispositivos electrónicos. Si bien los diseñadores suelen probar sus diseños en "placas de prueba" o placas de plástico delgadas que pueden unir componentes electrónicos, a menudo son rígidas y lentas. Teniendo en cuenta la rigidez de estas redes troncales electrónicas, los investigadores del MIT desarrollaron "FlexBoard", una placa de prueba flexible que permite la creación rápida de prototipos de objetos con sensores interactivos, actuadores y pantallas 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 las pantallas se pueden conectar a los componentes electrónicos dentro de cada una de sus bisagras. El equipo agregó 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 de forma incorrecta, o verde si se ejecutaba correctamente, así como el número de repeticiones. En el futuro, la plataforma podría mejorar las rutinas de acondicionamiento físico al brindar esa retroalimentación.

El diseño de la protoboard 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 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 lista para usar, 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 desarrollo fundamental en nuestro mundo moderno es que podemos interactuar con contenido digital en cualquier lugar y en cualquier momento, lo que se habilita a través de dispositivos interactivos ubicuos", dice el autor de la investigación Michael Wessely, un postdoctorado reciente 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 de interacción rápida y versátil. 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 más usuarios". diseños amigables y accesibles."

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

Cada protoboard es reutilizable y adhesivo, lo que significa que puede resistir la flexión repetida tanto en dirección hacia arriba como hacia abajo mientras permanece completamente adherido 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 de prueba seguían siendo completamente funcionales sin romperse después. Esta flexibilidad bidireccional ayuda a que la plataforma se adhiera a elementos 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 elementos electrónicos.

Los usuarios pueden cortar las tiras largas de la placa de prueba en segmentos más pequeños para artículos más pequeños, o se pueden unir varias al prototipo 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 optimizar 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 conducir a problemas de integración más adelante", agrega Junyi Zhu, estudiante de doctorado en ingeniería eléctrica y ciencias de la computación del MIT y afiliado a CSAIL. "FlexBoards aborda estos problemas con protoboards flexibles, reutilizables y mejorados, que aceleran el proceso actual de creación de prototipos de dispositivos interactivos y proporcionan una nueva y valiosa plataforma de creación de prototipos para el diseño de electrónica de bajo consumo y la comunidad de bricolaje".

En el futuro, FlexBoard podría hacer que los equipos de entrenamiento, utensilios de cocina, muebles y otros artículos para el hogar sean más interactivos. Aún así, el equipo reconoce que su plataforma debe optimizarse aún más, lo que requiere una mayor capacidad de flexión, durabilidad y resistencia a través de la impresión de múltiples materiales. Además, cada placa está diseñada para impresoras FDM, una máquina de fabricación 3D lista para usar, que limita la longitud y aumenta el tiempo de impresión de FlexBoards. Las tiras de terminales también requieren ensamblaje manual y hacen que la creación de prototipos de objetos flexibles sea un desafío.

"Dado que muchos investigadores han investigado la diversificación de las propiedades de los materiales, cuestionamos por qué la placa de prueba permanece rígida", dice Donghyeon Ko, otro autor del trabajo que es un ex estudiante de doctorado visitante del MIT del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea. "Queríamos hacer que los objetos cotidianos fueran 'capaces de tablero' mientras desarrollábamos interfaces que cambiaban de forma".

Wessely, Zhu y Ko escribieron un artículo sobre el trabajo junto con Stefanie Mueller, afiliada a CSAIL y profesora asociada en los departamentos de Ingeniería Eléctrica y 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.

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