전자 장치의 유연하고 신속한 프로토타이핑을 위한 새로 개발된 FlexBoard의 미래

Jul 21, 2023

신입사원이든, 체조 선수이든, 구부러진 빨대 제조업체이든 전반적으로 이상적인 특성 중 하나는 바로 유연성입니다. 이제 전자 장치 프로토타입 제작에 대해서도 마찬가지입니다. 설계자는 일반적으로 전자 부품을 함께 고정할 수 있는 얇은 플라스틱 기판인 "브레드보드"에서 디자인을 테스트하지만 딱딱하고 느린 경우가 많습니다. 이러한 전자 백본의 강성을 염두에 두고 MIT 연구원들은 공이나 옷과 같이 구부러지고 변형 가능한 표면에 대화형 센서, 액추에이터 및 디스플레이를 사용하여 물체의 신속한 프로토타입을 가능하게 하는 유연한 브레드보드인 "FlexBoard"를 개발했습니다. 다양한 품목에 대한 플랫폼의 다양성을 위해 연구자들은 케틀벨, 비디오 게임 컨트롤러 및 장갑에서 플랫폼을 테스트한 결과 센서와 디스플레이가 각 경첩 내의 전자 부품에 부착될 수 있음을 발견했습니다. 팀은 케틀벨에 센서와 LED를 추가하여 사용자가 스윙 운동에 올바른 자세를 적용하고 있는지 여부를 성공적으로 감지했습니다. 결과적으로, 잘못 실행되면 빨간색으로 표시되고, 제대로 실행되면 녹색으로 표시되며 반복 횟수도 표시됩니다. 앞으로 플랫폼은 피드백을 제공함으로써 피트니스 루틴을 개선할 수 있습니다. 브레드보드의 디자인은 유연성을 높이기 위해 동일한 재료의 두 조각을 연결하는 얇은 플라스틱으로 구성됩니다. 이 "살아있는 경첩 패턴"은 FlexBoard의 전자 부품을 함께 고정하는 조미료 병 뚜껑과 플라스틱 디스크 케이스의 등뼈에서 볼 수 있습니다. 디자인은 기성 3D 프린터로 복제할 수 있으며 품목에 꿰매거나 에폭시 접착제 또는 벨크로 테이프를 사용하여 부착할 수 있는 FlexBoard를 제작할 수 있습니다. 이 편리한 디자인은 더욱 신속하게 사용자 정의할 수 있는 인터페이스를 제공합니다. "현대 세계의 근본적인 발전은 언제 어디서나 디지털 콘텐츠와 상호 작용할 수 있다는 것입니다. 이는 유비쿼터스 대화형 장치를 통해 가능합니다."라고 최근 MIT 컴퓨터 과학 및 인공 지능 연구소(CSAIL)의 박사후 연구원인 연구 저자 Michael Wessely는 말합니다. 그는 현재 오르후스 대학교의 조교수입니다. "FlexBoard는 다재다능하고 신속한 상호 작용 프로토타이핑 플랫폼으로 이러한 장치의 설계를 지원합니다. 또한 우리 플랫폼을 통해 설계자는 센서, 디스플레이 및 기타 대화형 구성 요소의 다양한 구성을 신속하게 테스트할 수 있으므로 제품 개발 주기가 빨라지고 사용자가 더 많아질 수 있습니다. 친근하고 접근하기 쉬운 디자인." FlexBoard는 컨트롤러와 장갑을 통해 가상 현실 게임을 향상시킬 수도 있습니다. 팀은 컨트롤러에 충돌 경고 시스템을 설치하여 VR 헤드셋을 착용한 플레이어가 주변 환경과 부딪칠 위험이 있을 때 이를 경고합니다. 제스처를 캡처하여 플레이어의 게임 내 상호 작용에 영향을 주기 위해 변형 가능한 장갑에 센서와 모터가 추가되었습니다. 각 브레드보드는 재사용이 가능하고 접착성이 있으므로 테스트한 프로토타입에 완전히 부착된 상태를 유지하면서 위쪽 및 아래쪽 방향으로 반복적인 굽힘을 견딜 수 있습니다. . Wessely와 팀은 FlexBoard를 1,000회 구부려 내구성을 평가했으며, 이후에도 브레드보드가 파손되지 않고 완전한 기능을 유지했다는 점에 주목했습니다. 이러한 양방향 유연성은 곡선 디자인의 항목에 플랫폼을 부착하는 데 도움이 되므로 FlexBoard는 새로운 전자 항목을 만들기 위해 다양한 하드웨어를 실험하는 제조업체를 위한 편리한 프로토타이핑 플랫폼이 됩니다. 사용자는 더 작은 항목을 위해 긴 브레드보드 스트립을 더 작은 세그먼트로 자르거나 여러 개를 부착할 수 있습니다. 더 큰 물체에 대한 프로토타입을 제작합니다. 예를 들어 여러 개의 FlexBoard를 테니스 라켓 주위에 감아 발리의 속도를 읽을 때 센서의 감지 범위를 확장할 수 있습니다. 다양한 표면에 대한 플랫폼의 적응성은 전자 프로토타이핑 프로세스를 간소화할 수 있습니다. "새로운 대화형 장치, 사용자 인터페이스 또는 대부분의 전자 제품을 설계할 때 우리는 일반적으로 물체 형태와 전자 기능을 두 가지 별도 작업으로 처리하므로 초기 단계에서 사용 환경에서 프로토타입을 테스트하기가 어렵고 다음과 같은 문제가 발생할 수 있습니다. 통합 문제는 앞으로 더욱 심화될 것입니다."라고 MIT 전기 공학 및 컴퓨터 공학 박사 과정 학생이자 CSAIL 제휴사인 Junyi Zhu가 덧붙였습니다. "FlexBoard는 현재의 대화형 장치 프로토타입 파이프라인을 가속화하고 저전력 전자 장치 설계 및 DIY 커뮤니티를 위한 새롭고 가치 있는 프로토타입 플랫폼을 제공하는 향상되고 재사용 가능한 유연한 브레드보드를 ​​통해 이러한 문제를 해결합니다." 앞으로 FlexBoard는 운동 장비, 주방 도구, 가구 및 기타 가정 용품을 보다 상호 작용적으로 만들 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 팀은 플랫폼을 더욱 최적화해야 하며 다중 재료 프린팅을 통해 향상된 굽힘성, 내구성 및 강도가 필요하다는 점을 인정합니다. 또한 각 브레드보드는 기성 3D 제작 기계인 FDM 프린터용으로 설계되어 FlexBoard의 길이를 제한하고 인쇄 시간을 늘립니다. 터미널 스트립은 또한 수동 조립이 필요하며 구부릴 수 있는 물체의 프로토타입 제작을 어렵게 만듭니다. "많은 연구자들이 다양한 재료 특성을 조사함에 따라 브레드보드가 왜 단단한 상태로 유지되는지 의문을 제기했습니다"라고 전 MIT 방문 박사 과정 학생이자 이 연구의 또 다른 저자인 고동현은 말했습니다. 한국과학기술원 출신. "우리는 모양이 바뀌는 인터페이스를 개발하면서 일상적인 물체를 '브레드보드 가능'하게 만들고 싶었습니다." Wessely, Zhu 및 Ko는 CSAIL 계열사이자 MIT 전기 공학과 부교수인 Stefanie Mueller와 함께 이 작업에 대한 논문을 썼습니다. 컴퓨터공학과 기계공학부 김윤지 중앙대학교 예술기술대학 조교수. 팀의 연구는 한국 정부, 대한민국 교육부, 한국연구재단의 지원을 받는 한국연구재단(NRF) 보조금의 지원을 받았습니다. FlexBoard는 2023 CHI 인간 컨퍼런스에서 발표되었습니다. 4월의 컴퓨팅 시스템 요인.