Los investigadores del MIT han inventado una forma de integrar "tableros de pruebas" —plataformas planas ampliamente utilizadas para la creación de prototipos electrónicos— directamente en productos físicos. El objetivo es proporcionar una Una forma más sencilla de probar las funciones de los circuitos y las interacciones del usuario con productos como dispositivos inteligentes y electrónica flexible.

Las tablas de pruebas son tablas rectangulares con matrices de agujeros perforados en la superficie. Muchos de los orificios tienen conexiones metálicas y puntos de contacto entre ellos. Los ingenieros pueden conectar componentes de sistemas electrónicos, desde circuitos básicos hasta procesadores de computadora completos, en los orificios donde quieren que se conecten. Luego, pueden probar rápidamente, reorganizar, y vuelva a probar los componentes según sea necesario.

Pero las placas de prueba han mantenido la misma forma durante décadas. Por esta razón, es difícil probar cómo se verán y se sentirán los dispositivos electrónicos, decir, wearables y varios dispositivos inteligentes. Generalmente, la gente primero probará circuitos en placas de pruebas tradicionales, luego colóquelos en un prototipo de producto. Si es necesario modificar el circuito, está de vuelta en la placa de pruebas para probar, etcétera.

En un artículo presentado en CHI (Conferencia sobre factores humanos en sistemas informáticos), los investigadores describen "CurveBoards, "Objetos impresos en 3D con la estructura y función de un tablero integrado en sus superficies. El software personalizado diseña automáticamente los objetos, completo con orificios distribuidos que se pueden rellenar con silicona conductora para probar la electrónica. Los productos finales son representaciones precisas de lo real, pero con superficies de tablero.

CurveBoards "preserva la apariencia de un objeto, "los investigadores escriben en su artículo, al mismo tiempo que permite a los diseñadores probar configuraciones de componentes y probar escenarios interactivos durante las iteraciones de creación de prototipos. En su trabajo, los investigadores imprimieron CurveBoards para pulseras y relojes inteligentes, Frisbees, cascos auriculares, una tetera, y un flexible, lector electrónico portátil.

"En protoboards, haces un prototipo de la función de un circuito. Pero no tiene el contexto de su forma:cómo se utilizará la electrónica en un entorno de prototipo del mundo real, "dice el primer autor Junyi Zhu, estudiante de posgrado en el Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial (CSAIL). "Nuestra idea es llenar este vacío, y fusionar las pruebas de forma y función en una etapa muy temprana de la creación de prototipos de un objeto. … Los CurveBoards esencialmente agregan un eje adicional a los ejes XYZ [tridimensionales] existentes del objeto, el eje de 'función' ".

Software y hardware personalizados

Un componente central de CurveBoard es el software de edición de diseños personalizados. Los usuarios importan un modelo 3D de un objeto. Luego, seleccionan el comando "generar poros, "y el software mapea automáticamente todos los poros de manera uniforme en todo el objeto. Luego, los usuarios eligen diseños automáticos o manuales para los canales de conectividad. La opción automática permite a los usuarios explorar un diseño diferente de conexiones en todos los poros con el clic de un botón. Para diseños manuales, Se pueden utilizar herramientas interactivas para seleccionar grupos de poros e indicar el tipo de conexión entre ellos. El diseño final se exporta a un archivo para impresión 3D.

Cuando se carga un objeto 3-D, el software esencialmente fuerza su forma en una "cuadrícula", donde el objeto se representa como un grupo de pequeños cuadrados, cada uno con parámetros individuales. Al hacerlo, crea un espacio fijo entre los cuadrados. Agujeros, que son conos, con el extremo ancho en la superficie y estrechándose hacia abajo, se colocarán en cada punto donde se tocan las esquinas de los cuadrados. Para diseños de canales, Algunas técnicas geométricas aseguran que los canales elegidos conectarán los componentes eléctricos deseados sin cruzarse entre sí.

En su trabajo, los investigadores imprimieron objetos en 3D utilizando un durable, Silicona no conductora. Para proporcionar canales de conectividad, crearon una silicona conductora personalizada que se puede inyectar en los orificios y luego fluye a través de los canales después de la impresión. La silicona es una mezcla de materiales de silicona diseñados para tener una resistencia mínima a la electricidad, permitiendo que funcionen varios tipos de electrónica.

Para validar los CurveBoards, los investigadores imprimieron una variedad de productos inteligentes. Auriculares, por ejemplo, venía equipado con controles de menú para altavoces y capacidad de transmisión de música. Una pulsera interactiva incluía una pantalla digital, DIRIGIÓ, y fotorresistor para monitorización de la frecuencia cardíaca, y un sensor de conteo de pasos. Una tetera incluía una pequeña cámara para rastrear el color del té, así como luces de colores en el mango para indicar áreas frías y calientes. También imprimieron un lector de libros electrónicos portátil con una pantalla flexible.

Mejor, creación de prototipos más rápida

En un estudio de usuarios, el equipo investigó los beneficios de la creación de prototipos de CurveBoards. Dividieron a seis participantes con diferentes experiencias de creación de prototipos en dos secciones:una usaba tableros de pruebas tradicionales y un objeto impreso en 3-D, y el otro usó solo un CurveBoard del objeto. Ambas secciones diseñaron el mismo prototipo, pero cambiaron de una sección a otra después de completar las tareas designadas. En el final, cinco de los seis participantes prefirieron la creación de prototipos con CurveBoard. Los comentarios indicaron que los CurveBoards eran en general más rápidos y más fáciles de trabajar.

Pero los CurveBoards no están diseñados para reemplazar las placas de prueba, dicen los investigadores. En lugar de, funcionarían particularmente bien como un paso de "fidelidad media" en la línea de tiempo de creación de prototipos, es decir, entre la prueba inicial de la placa de pruebas y el producto final. "A la gente le encantan las protoboards, y hay casos en los que están bien para usar "Dice Zhu." Esto es para cuando tienes una idea del objeto final y quieres ver, decir, cómo las personas interactúan con el producto. Es más fácil tener un CurveBoard en lugar de circuitos apilados encima de un objeto físico ".

Próximo, los investigadores esperan diseñar plantillas generales de objetos comunes, como sombreros y pulseras. Ahora, se debe construir un nuevo CurveBoard para cada nuevo objeto. Plantillas listas para usar, sin embargo, permitiría a los diseñadores experimentar rápidamente con circuitos básicos y la interacción del usuario, antes de diseñar su CurveBoard específico.

Adicionalmente, los investigadores quieren trasladar algunos pasos de creación de prototipos en la etapa inicial por completo al lado del software. La idea es que las personas puedan diseñar y probar circuitos, y posiblemente la interacción del usuario, completamente en el modelo 3-D generado por el software. Después de muchas iteraciones, pueden imprimir en 3D un CurveBoard más finalizado. "De esa forma, sabrá exactamente cómo funcionará en el mundo real, permitiendo la creación rápida de prototipos, "Dice Zhu." Ese sería un paso más de 'alta fidelidad' para la creación de prototipos ".

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.