MIT araştırmacıları, elektronik prototipleme için yaygın olarak kullanılan düz platformlar olan “breadboard’ları” (devre tahtaları) doğrudan fiziksel ürünlere entegre etmenin bir yolunu keşfettiler. Amaç, akıllı cihazlar ve esnek elektronik gibi ürünlerle devre fonksiyonlarını ve kullanıcı etkileşimlerini test etmek için daha hızlı ve daha kolay bir yol sağlamaktır.
Breadboard’lar; yüzeyin deliklerin bulunduğu dikdörtgen levhalardır. Deliklerin çoğunun metal bağlantıları ve aralarındaki temas noktaları vardır. Mühendisler; elektronik sistemlerin bileşenlerini (temel devrelerden tam bilgisayar işlemcilerine) bağlantılarını istedikleri deliklere bağlayabilirler. Ardından, bileşenleri gerektiği gibi hızla test edebilir, yeniden düzenleyebilir ve tekrar test edebilirler. Ancak breadboard’lar onlarca yıldır aynı şekilde kaldı. Bu nedenle, elektronik parçaların; örneğin giyilebilir cihazlarda ve çeşitli akıllı cihazlarda nasıl görüneceğini ve hissedileceğini test etmek zordur.
CHI’da (Bilgi İşlem Sistemlerinde İnsan Faktörleri Konferansı) sunulan bir makalede, araştırmacılar ;“CurveBoards”, yüzeylerine entegre edilmiş bir breadboard’un yapısı ve işlevi ile 3D yazdırılmış nesneleri tanımlamaktadır. Özel yazılım, elektronikleri test etmek için iletken silikonla doldurulabilen dağıtılmış iğne delikleriyle birlikte nesneleri otomatik olarak tasarlar.
CurveBoards; tasarımcıların bileşen yapılandırmalarını denemelerini ve prototip yinelemeleri sırasında etkileşimli senaryoları test etmelerini sağlarken, araştırmacıların makalelerinde “bir nesnenin görünümünü ve hissini koruyor” yazıyor. Çalışmalarında, araştırmacılar akıllı bilezikler ve saatler, Frizbi, kask, kulaklık, çaydanlık ve esnek, giyilebilir bir e-okuyucu için CurveBoards yazdırdı.
Özel Yazılım ve Donanım
CurveBoard’un temel bir bileşeni özel tasarım düzenleme yazılımıdır. Kullanıcılar bir nesnenin 3D modelini içe aktarır. Ardından; “iğne deliği oluştur” komutunu seçerler ve yazılım tüm iğne deliklerini nesne boyunca otomatik olarak eşleştirir. Kullanıcılar; daha sonra bağlantı kanalları için otomatik veya manuel düzenleri seçerler. Otomatik seçenek; kullanıcıların bir düğmeyi tıklatarak tüm iğne deliklerindeki farklı bağlantı düzenini keşfetmelerini sağlar. Manuel düzenler için; iğne deliği gruplarını seçmek ve bunlar arasındaki bağlantı türünü belirtmek için etkileşimli araçlar kullanılabilir. Son tasarım 3D baskı için bir dosyaya aktarılır.
Bir 3D nesne yüklendiğinde, yazılım şeklini nesneyi her biri ayrı parametrelere sahip bir küçük grup kareler olarak temsil edilebildiği bir “quadmesh” e zorlar. Bunu yaparken, kareler arasında sabit bir boşluk oluşturur. Koniler, geniş ucu yüzeyde olan ve sivrilen delikler; karelerin köşelerinin temas ettiği her noktaya yerleştirilecektir. Kanal düzenleri için; bazı geometrik teknikler seçilen kanalların istenen elektrik bileşenlerini birbiri üzerinden geçmeden birleştirmesini sağlar.
Çalışmalarında araştırmacılar; nesneleri esnek, dayanıklı, iletken olmayan bir silikon kullanarak 3D yazdırdı. Bağlantı kanalları sağlamak için; iğne deliklerine enjekte edilebilen ve baskıdan sonra kanallardan akan özel bir iletken silikon oluşturdular. Silikon; minimum elektrik direncine sahip olacak şekilde tasarlanmış ve çeşitli elektronik parçaların çalışmasına izin veren bir silikon malzemelerin karışımıdır.
CurveBoards’u doğrulamak için araştırmacılar; çeşitli akıllı ürünler yazdırdı. Örneğin; kulaklıklar, hoparlörler ve müzik akışı yetenekleri için menü kontrolleri ile donatılmıştır. Etkileşimli bir bilezik, dijital ekran, LED ve kalp atış hızı izleme için fotodirenç ve adım sayma sensörü içeriyordu. Bir çaydanlık; çayın rengini izlemek için küçük bir kamera ve sıcak/soğuk alanları belirtmek için renkli ışıkları içeriyordu. Ayrıca esnek bir ekrana sahip giyilebilir bir e-kitap okuyucu yazdırdılar.
Daha iyi, daha hızlı prototip oluşturma…
Bir kullanıcı çalışmasında ekip; CurveBoards prototiplemesinin faydalarını araştırdı. Farklı prototip oluşturma deneyimine sahip altı katılımcıyı iki bölüme ayırdılar: Biri geleneksel breadboard’lar, 3D yazdırılmış bir nesne kullandı ve diğeri de yalnızca nesnenin bir CurveBoard’unu kullandı. Her iki bölüm de aynı prototipi tasarladı, ancak belirlenen görevleri tamamladıktan sonra bölümler arasında geçiş yaptı. Sonunda, altı katılımcıdan beşi CurveBoard ile prototip oluşturmayı tercih etti. Geri bildirim, CurveBoard’ların genel olarak daha hızlı ve daha kolay çalıştığını gösterdi.
Ancak araştırmacılar CurveBoard’ların, breadboard’ların yerini almak için tasarlanmadığını söylüyor. Bunun yerine, prototip oluşturma zaman çizelgesinde, başlangıçtaki breadboard testi ile son ürün arasındaki “orta doğruluk” da çalıştı.
Daha sonra, araştırmacılar şapka ve bilezik gibi ortak nesnelerin genel şablonlarını tasarlamayı umuyorlar. Şu anda, her yeni nesne için yeni bir CurveBoard oluşturululabilir. Bununla birlikte, hazır şablonlar, tasarımcıların belirli CurveBoard’larını tasarlamadan önce; temel devreler ve kullanıcı etkileşimi ile hızlı bir şekilde deney yapmasına izin verecektir.
Ek olarak, araştırmacılar; bazı erken aşama prototipleme adımlarını tamamen yazılım tarafına taşımak istiyorlar. Fikir; insanların tamamen yazılım tarafından üretilen 3D model üzerinde devreleri ve muhtemelen kullanıcı etkileşimini tasarlayıp test edebilmesi üzerinedir. Birçok tekrardan sonra, daha kesinleşmiş bir CurveBoard’ı 3D olarak basabilirler.