Montagem do Circuito e Testes com Vários Pinos Simultâneos

Agora que já havíamos estudado e experimentado, de diversas formas diferentes, as melhores alternativas para a construção e acabamento dos pinos, precisávamos colocá-los para funcionar.

Para conseguirmos controlar os 16 servos de forma simultânea, era preciso encontrar uma fonte de energia adequada, a qual fornecesse a voltagem e a amperagem corretas para os nossos motores.

Após alguns experimentos, verificamos que os servos que utilizávamos trabalhavam com uma voltagem que ia de 4.8v a 6Vv Porém, como os motores em geral necessitam de muita energia, especialmente quando trabalham exercendo muita força (empurrando e puxando os pinos), as fontes comuns não estavam sendo suficientes para ligarmos todos os motores (alguns não ligavam, outros ficavam lentos e poucos faziam movimentos aleatórios).

Sem uma fonte adequada, os motores perdem a força, podendo ainda, sofrer desgastes e estragos.

Para não arriscar estragar os servo motores, optamos por utilizar uma grande (e arcaica) fonte que encontramos no Laboratório de Interfaces Físicas e Experimentais, pois era a que nos oferecia mais segurança, a voltagem correta (5v) e uma grande amperagem (5A), capaz de sustentar todos os servos.

Com a fonte adequada, precisávamos de fios para conectar os motores à energia e à placa arduíno. Cada motor servo precisa de 3 fios diferentes (um para o fio terra, um para a voltagem e um para ser conectado na arduíno). Considerando que teríamos 16 servos, precisávamos de 48 fios.

Em geral, os fios mais adequados para um projeto de prototipagem experimental como este são os chamados Jumper Cables.

Os Jumper Cables possuem um conector macho em cada uma de suas extremidades, facilitando o seu encaixe em praticamente qualquer conector fêmea, especialmente na protoboard. Nós não possuíamos jumper suficientes, principalmente no comprimento que precisávamos. Sendo assim, foi preciso produzí-los (soldando um conector macho nas extremidades de cada fio).

Com os fios prontos e a fonte de energia adequada, testamos o funcionamento dos pinos, com sucesso!

Começamos ligando 3 pinos…

Fizemos alguns testes com leds no interior dos pinos

…fomos aumentando a matriz conforme construíamos mais peças.

… 6 pinos funcionando com o controle do Software (processing)


Com isso, os pinos estavam prontos, o circuito estava preparado, e o software já controlava o movimento de cada pino do display.

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Testes de Funcionamento e Revestimento dos Pinos

Após concluirmos a montagem final dos pinos, precisávamos decidir qual seria o seu revestimento. Mais do que pelo acabamento, o revestimento dos pinos iria reduzir o atrito entre o esqueleto de mdf e as hastes de alumínio. Desta forma, obteríamos um movimento mais suave e preciso.

Inicialmente tentamos fazer o revestimento com papel manteiga, colando-o no esqueleto com cola bonder. Porém, além do acabamento ficar muito ruim, o papel manteiga é um material muito frágil, podendo rasgar ou amassar com facilidade. Ainda nesta experimentação, percebemos que precisaríamos de um material mais espesso, pois o papel manteiga estava deixando o pino com folga e “bambo”.

Tentamos utilizar o acetato de 1mm de espessura. Porém, além do material ser muito pesado, estava muito grosso e era difícil de ser cortado com precisão manualmente (mais uma vez, tivemos de usar o riscador). Com as imperfeições e a grande espessura do seu revestimento, o pino revestido de acetato travava, não encaixando direito na sua estrutura de base e não se movimentando de forma adequada.

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Neste momento solicitamos ajuda para professores presentes no laboratório de volume, que indicaram um fornecedor de plásticos em São Cristóvão, o Grupo de Idéias. Fomos até lá e compramos chapas de diversas espessuras (de 0,4mm a 0,8mm), materiais (polipropileno, acetato e pvc) e composições (branco, colorido, camursa, fosco, transparente) diferentes.

Após uma grande quantidade de testes que duraram vários dias, descobrimos que o melhor material para o revestimento seria o plástico polipropileno (PP) branco camursa fosco de espessura 0,4mm. Este se apresentou um material leve, com a espessura ideal, de excelente acabamento, fácil tanto de cortar quanto de fazer vigas (dobras), de baixo custo (cada folha custou R$10,00) e com muita facilidade de ser colado no mdf utilizando cola bonder. Também tentamos utilizar fita dupla face para colar o revestimento nos pinos, mas a cola ficou muito frágil.

 

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Aprendizados na Montagem das Peças

(Em breve atualizaremos este post com instruções passo-a-passo de como montamos cada pino)

Nós tivemos que montar diversos pinos até aprendermos a melhor forma de colar, lixar e encaixar. Dentre os aprendizados:

1 – A cola branca e o araldite demoram, em média, 24h para secar. Sendo assim, qualquer alteração nas peças exigia um bom tempo para experimentar.

2 – Percebemos que a borda que envolve a parte superior das hastes de alumínio estava 1mm maior do que deveria, o que deixava a parte superior mais larga que a inferior. Sendo assim, tivemos que mandar refazê-la.

3 – Utilizar grampos e prendedores de roupa para unir peças enquanto a cola não seca se mostrou uma excelente técnica.

4 – O excesso de araldite, com o tempo, faz com que as hastes de alumínio descolem da base de mdf. Portanto, tivemos que recolar diversas peças.

5 – As 2 peças em formato de H que compõem o esqueleto do pino precisavam ser melhor fixadas. Inicialmente utilizamos apenas 2 peças retangulares em suas bases para uní-las. Mas apenas duas peças na base não eram suficientes, pois as hastes superiores envergavam, ficando tortas. Sendo assim, tivemos que solicitar o corte de mais 4 retângulos desses para cada pino.

6 – As peças utilizadas para sanduichar a alavanca precisavam ser lixadas pois estavam tampando o encaixe do acoplamento com a cabeça do motor.

7 – O buraco feito na base de mdf, no qual seria encaixado a barra que sustenta o motor ficou 1mm maior do que desejávamos. Sendo assim, optamos por “calçar” a peça com uma fita adesiva e utilizar massa fixadora para fixá-la verticalmente.

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Peças finais e corte à Laser

 

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Neste momento, já sabíamos exatamente quais peças (seus tamanhos, espessuras e materiais) precisaríamos para construir cada pino do Tangima:

1 x Base quadrada de MDF, com um furo redondo por onde passará o fio do servo, e um furo retangular, onde se encaixará a barra que sustenta o motor. (amarela)
1 x Borda quadrada de MDF para fixar a parte superior das hastes de alumínio. (amarela)
4 x Hastes de alumínio (cinza)
1 x Base de MDF retangular para a sustentação do motor (marrom)
1 x Peça de base para a alavanca, onde se encaixa o lápis (branco)
1 x Peça para “sanduichar” a alavanca (branco)
2 x Peças em formato de H para o esqueleto do pino (rosa)
2 x Peças retagulares para unir as 2 peças que formam o esqueleto do pino (vermelho)

todas_pecaspecas_vetorOrçamos o corte das peças de MDF na laser com diferentes fornecedores indicados pelos funcionários, alunos e monitores do laboratório de volume.

A única empresa que apresentou equipamentos próprios para o corte nas espessuras que precisávamos (3mm e 9mm) foi a empresa Artes e Ofícios, localizada em São Cristóvão. Por sinal, fomos muito bem atendidos. 

Preparamos um arquivo vetorial com as especificações de cada peça, com quantidades suficientes para montar 16 pinos, enviamos por email, levamos o MDF necessário para cortarem e eles entregaram no dia seguinte as peças prontas.

caixa_pecasO próximo passo foi montá-las.

Base de MDF na máquina fresadora

Buscando acabar com as imperfeições dos processos manuais, ao invés de rebitarmos as hastes de alumínio, decidimos produzir uma base quadrada de mdf. A partir desta base de mdf, cortada na fresadora com precisão milimétrica, iríamos colar (com araldite) 4 hastes de alumínio nas suas 4 extremidades.

Para garantir que a parte susperior das hastes de alumínio não envergassem para dentro ou para fora, iríamos colar uma borda de mdf. Esta borda, também produzida com precisão na fresadora, iria envolver todas as hastes, mantendo-as fixas na perpendicular da base e paralelas entre si.

Sendo assim, o único trabalho manual que teríamos, seria o de cortar as hastes de alumínio, lixá-las e colar as peças.

Este sistema funcionou muito bem, mas devido à fila de peças solicitadas para serem impressas na fresadora do laboratório de volume, demorou 1 semana para apenas 2 peças ficarem prontas. Esse era um prazo que não podíamos arcar, uma vez que precisávamos experimentar constantemente. A impressora a laser que temos disponível no laboratório também estava com uma grande fila, além de estar incapaz de cortar mdf, sendo possível cortar apenas acrílico.

Uma vez que decidimos cortar o esqueleto dos pinos na impressora a laser e que todos os equipamentos que temos disponíveis no labóratório estavam pedindo um grande prazo pra entrega, resolvemos imprimir com um fornecedor terceirizado.

Guias de Alumínio

Além de redesenhar a estrutura do corpo dos pinos, precisávamos redesenhar a sua base de sustentação. Esta base precisaria conferir atrito reduzido para que o movimento dos pinos fosse mais suave e preciso, o que não estava ocorrendo com o MDF, um material muito poroso.

3d cantoneiraNeste caso, resolvemos utilizar guias de metal (cantoneiras de alumínio), um material muito leve, de baixíssimo custo, fácil acesso e que poderia contribuir muito no movimento das peças.

Mais uma vez, refizemos o desenho técnico para adequar estas novas peças ao produto final.

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As cantoneiras de alumínio são itens baratos (na faixa de R$10,00), e são comercializadas em hastes de 3 m de comprimento e algumas opções de largura. Optamos pela menor disponível : 12 mm de largura e compramos na Casa da Madeira, na Gávea.
Para cortar as cantoneiras, marcamos com uma caneta as medidas, prendemos as hastes no fixador de mesa e serramos cada haste com uma serra de mão. Em seguida, lixamos as imperfeições das pontas e para fixarmos a estrutura de alumínio, utilizamos um alicate rebitador para rebitar uma haste na outra.

A estrutura final compostas por hastes de alumínio rebitadas ficou com muitas imperfeições. Mais uma vez tornou-se evidente que qualquer processo manual de construção de peças tão pequenas, que exigem tamanha precisão, iria gerar imperfeições indesejadas. O processo de rebitar era um deles. Sendo assim, a partir deste momento, decidimos utilizar apenas processos automatizados (salvo exceções) na construção das peças.

De qualquer forma, o resultado do esqueleto do pino, produzido na impressora 3D, deslizando nas hastes de alumínio provou que as hastes contribuíram muito para o movimento dos pinos e que o esqueleto funcionou como estrutura, mas que seu desenho técnico precisava de alguns ajustes.

Conclusão das Pesquisas

As pesquisas mostram que as tecnologias que viabilizam a prototipagem de novas interfaces estão ficando cada vez mais fáceis, baratas e acessíveis, o que permite que novas interfaces apareçam cada vez mais rápido e que profissionais de campos diferentes da engenharia clássica consigam criar e prototipar suas próprias idéias.
Especialmente após a chegada do Arduíno e 2005, vivemos um momento em que os processos e componentes antes dominados pela Engenharia passaram a ser disponibilizados e distribuídos para a massa da população, fortalecendo o campo de design de interação.

As pesquisas comprovam que existe, em diversos países e laboratórios de estudo, uma tendência na parte do design de interação, de fundir o mundo virtual do mundo real, permitindo uma experiência multisensorial e dimensionalmente potencializada.

Além disso, o conceito de ubiquidade computacional nos desafia a quebrar paradigmas para repensarmos a forma que estamos projetando interfaces, atualmente nos baseando em modelos existentes há décadas.
Alguns modelos de displays volumétricos estão sendo estudados e desenvolvidos ao redor do mundo. Inclusive podemos dizer, baseando-se na pesquisa de similares e teórica apresentada, que existe uma tendência de buscar displays que tangibilizam imagens, trazendo dados digitais para o mundo físico.

Sendo assim, seria coerente afirmar que o Tangima está diretamente conectado e relacionado com tendências do design de interação na nossa sociedade, especialmente no que se refere à prototipagem e experimentação de interfaces tangíveis.

As pesquisas tecnológicas nos mostraram que existem diversas formas, dispositivos, placas e mecanismos diferentes para construirmos o produto final, cada qual com suas vantagens e desvantagens. Também nos provaram que, com os recursos que temos disponíveis, não apenas financeiros, mas de conhecimentos, equipamentos disponibilizados pelo campus da Universidade e até mesmo de capital humano, conseguimos produzir um protótipo funcional dentro do prazo estipulado pela disciplina de projeto final.

Terminamos as pesquisas tecnológicas (que vale ressaltar, se estenderam até praticamente o final do projeto 8, uma vez que cada nova experimentação pode ser considerada uma pesquisa) com a certeza de qual motor e qual mecanismo deveríamos utilizar.