实现更灵活更快速的电子设备原型设计

无论您是新员工、体操运动员还是弯曲的吸管制造商，一个特质都是理想的：灵活性。

现在，电子设备的原型制作也是如此。虽然设计师通常在“面包板”或可以将电子元件固定在一起的薄塑料板上测试他们的设计，但它们通常是僵硬和缓慢的。考虑到这些电子骨干的刚性，麻省理工学院的研究人员开发了“FlexBoard”，这是一种灵活的面包板，可以通过交互式传感器、执行器和在弯曲和可变形的表面上(如球或衣服)上的显示器快速制作物体原型。

为了说明该平台在不同物品上的多功能性，研究人员在壶铃、视频游戏控制器和手套上对其进行了测试，发现传感器和显示器可以连接到每个铰链内的电子元件上。该团队在壶铃上添加了传感器和LED，成功地检测了用户是否在他们的挥杆锻炼中应用了正确的形式。反过来，如果操作不正确，显示屏会指示红色，如果执行正确，则会显示绿色，以及重复次数。未来，该平台可以通过提供反馈来改善健身习惯。

面包板的设计由薄塑料组成，连接两块相同材料以增强灵活性。这种“活铰链图案”可以在调味品瓶的盖子和塑料圆盘盒的书脊中找到，将FlexBoard的电子元件固定在一起。该设计可以通过现成的3D打印机复制，制造可以缝制到物品上或使用环氧胶水或魔术贴胶带连接的FlexBoards。

这种方便的设计为更快速的可定制界面打开了大门。“我们现代世界的一个基本发展是，我们可以随时随地与数字内容进行交互，这是通过无处不在的交互式设备实现的，”研究作者Michael Wessely说，他是麻省理工学院计算机科学和人工智能实验室(CSAIL)最近的博士后，现在是奥胡斯大学的助理教授。

“FlexBoard通过作为一个多功能和快速交互原型平台来支持这些设备的设计。我们的平台还使设计人员能够快速测试传感器、显示器和其他交互式组件的不同配置，这可能会缩短产品开发周期，实现更加用户友好和可访问的设计。

FlexBoard还可以通过控制器和手套增强虚拟现实游戏。该团队在控制器上安装了碰撞警告系统，当佩戴VR耳机的玩家有可能撞到周围环境时，会提醒他们。传感器和电机被添加到可变形手套中以捕捉手势，从而影响玩家在游戏中的互动。

每个面包板都是可重复使用和粘附的，这意味着它可以承受向上和向下的反复弯曲，同时保持完全连接到它们所测试的原型上。Wessely和团队通过弯曲1次来评估FlexBoard的耐用性，并指出面包板仍然功能齐全，之后不会破裂。这种双向灵活性有助于平台连接到具有弯曲设计的物品上，使 FlexBoard 成为制造商尝试不同硬件以创建新的电子产品的便捷原型平台。

用户可以将长面包板条切割成更小的段以获得较小的物品，或者可以将几个条连接到较大物体上的原型上。例如，几个FlexBoard可以缠绕在网球拍上，从而扩大传感器在读取凌空抽射速度时的检测范围。

该平台对不同表面的适应性可以简化电子原型制作过程。“在设计新的交互设备、用户界面或大多数电子产品时，我们通常将对象形式和电子功能视为两个独立的任务，这使得在早期阶段很难在其使用环境中测试原型，并可能导致进一步的集成问题，”麻省理工学院电气工程和计算机科学博士生朱俊义补充道。

“FlexBoards通过增强的，可重复使用的柔性面包板解决了这些问题，这加速了当前的交互式设备原型制作流程，并为低功耗电子设计和DIY [自己动手]社区提供了一个新的有价值的原型平台。

未来，FlexBoard可以使健身设备，厨房工具，家具和其他家居用品更具交互性。尽管如此，该团队承认他们的平台需要进一步优化，需要通过多材料打印来提高可弯曲性、耐用性和强度。此外，每个面包板都是为FDM打印机设计的，这是一种现成的3D制造机器，它限制了FlexBoards的长度并增加了打印时间。端子条还需要手动组装，使可弯曲物体的原型制作具有挑战性。

“由于许多研究人员已经研究了多样化的材料特性，我们质疑为什么面包板仍然是刚性的，”该研究的另一位作者Donghyeon Ko说，他是韩国科学技术高级研究所的前麻省理工学院访问博士生。“我们希望在开发形状改变界面的同时，使日常物品'可试验板'。”

Wessely，Zhu和Ko与CSAIL附属机构，麻省理工学院电气工程系，计算机科学和机械工程系副教授Stefanie Mueller以及中央大学艺术与技术学院助理教授Yoonji Kim一起撰写了一篇关于这项工作的论文。

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