FlowIO Pneumatik-Entwicklungsplattform von Ali Shtarbanov

Das Design FlowIO Pneumatik-Entwicklungsplattform von Ali Shtarbanov ist ein hoch angesehener Gewinner des sehr prestigeträchtigen 2021 A' Design Award in Silber in der Wettbewerbskategorie Design wissenschaftlicher Instrumente.

SilberWissenschaftliches Instrument· 2021

FlowIO Pneumatik-Entwicklungsplattform

von Ali Shtarbanov

Auftraggeber: Ali Shtarbanov, MIT Media Lab

Gewinner des A' Design Award in Silber in der Kategorie Wissenschaftliches Instrument

728,637

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Das Design

Über FlowIO Pneumatik-Entwicklungsplattform

FlowIO ist eine Pneumatik-Entwicklungsplattform für die Steuerung, Aktuierung und Sensorik von weichen Robotern und programmierbaren Materialien. Das Hauptmodul vereint Ventile, Sensoren, einen Mikrocontroller, einen Akku und ein Ladegerät. Die Pumpenmodule werden magnetisch angeschlossen und lassen sich im laufenden Betrieb austauschen; kleine, mittlere und große Varianten decken unterschiedliche Drücke und Durchflussraten ab. Die Module sind in 3D-gedruckten Schnappverschluss-Gehäusen untergebracht. Ein Software-Toolkit ergänzt die Plattform um grafische Oberflächen für Mobilgeräte und Desktop, Bluetooth-Steuerung sowie Programmierschnittstellen. FlowIO eignet sich sowohl für Desktop- als auch für Wearable-Projekte.

Die Auszeichnung

Über den A' Design Award in Silber

FlowIO Pneumatik-Entwicklungsplattform ist Gewinner des A' Design Award in Silber, einer enorm prestigeträchtigen Anerkennung für erstklassige, großartige und beeindruckende Spitzendesigns. Silber-Gewinner sind ungemein brillante und äußerst kreative Werke, die die herausragende Expertise, das Talent und den Scharfsinn ihrer Designer veranschaulichen. Von FlowIO Pneumatik-Entwicklungsplattform wird erwartet, dass es ein wunderbares Vorzeigewerk ist, das bemerkenswert professionell und zutiefst innovativ ist. Dieses mit dem A' Design Award in Silber prämierte Design ist eine höchst bemerkenswerte, bewunderte Erfindung, die den Grenzen von Kunst, Wissenschaft, Design und Technologie zugutekommt und sie voranbringt. FlowIO Pneumatik-Entwicklungsplattform ist eine vielbeneidete Schöpfung, die Wünsche weckt, positive Gefühle vermittelt und Staunen und Verwunderung entfacht.

Hinter dem Design

Pressemappe

Danksagungen, Teammitglieder und technische Details, bereitgestellt vom Designer.

Einzigartige Eigenschaften: FlowIO is a fully-integrated, general-purpose development platform for control of soft robots and programmable materials. With magnetically connected pump modules that are swappable on-the-fly, FlowIO can satisfy diverse project needs of researchers, artists, and makers. A software toolkit with mobile and desktop graphical interfaces, Bluetooth controls, and APIs for Arduino and JavaScript — enable users from any technical background to get started and unleash their creativity with FlowIO.
Abmessungen & Verpackung: Five pneumatic I/O ports, each capable of 7 actions, and three swappable pump modules (small, medium, large) can satisfy different needs for pressures (-26 to 30 psi), size, and flow-rates. FlowIO with small pumps has dimensions 59x55x28 mm and mass of only 114g. Expansion modules and accessories enable additional sensing, control, and mounting options for both wearable and nonwearable applications. BLE Capability, multiple APIs, and a GUI enable diverse options for interacting with FlowIO.
Schlagwörter: Development Platform, Toolkit, Pneumatic Control System, Soft Robotics, Programmable Materials, Shape Change, Tangible User Interface, Wearables, Arduino, Raspberry Pi
Produktionstechnologie: FlowIO contains a main module, different pump modules, expansion modules, and accessories. The main module integrates 7 valves, 2 custom PCBs, sensors, microcontroller, and a battery with charger. Each pump module has 2 pumps, a custom PCB, and a battery with integrated charger. Auxiliary modules also consist of custom PCBs. The modules connect magnetically and are enclosed in 3D-printed snap-fit enclosures, that can be printed in any color. All hardware designs are made public and open-source.
Designherausforderung: The main challenge was making FlowIO highly energy-efficient and miniaturized yet fully-integrated with pumps, valves, sensors, electronics, batteries. and even charging circuits. Other pneumatic platforms with far fewer capabilities are 5-10 times larger than FlowIO and they still require external pumps and/or power sources. Over a dozen design iterations were dedicated towards finding clever ways of reducing size. Developing multiple APIs and a cross-platform GUI was another major challenge.
Forschung: Over a dozen people have used FlowIO to date, from PhD researchers and high-school students to makers and artists. It has enabled people to develop projects in various categories including interactivity, artistic expression, locomotion, telepresence, haptic feedback, and assistive technologies. Feedback was collected from existing and prospective users continuously to inform many of the design iterations. FlowIO was also used as a teaching tool in a graduate digital fabrication course at MIT.
Inspiration: Arduino and Raspberry Pi democratized electronics and computing. FlowIO aims to democratize soft robotics and programmable materials in a similar way. The lack of development platforms for soft robotics makes the field highly inaccessible for most people and stifles innovation. The FlowIO platform was developed with the goal to democratized the emerging field of soft robotics and make rapid prototyping more accessible for researchers, artists, designers, and makers.
Projektdauer: FlowIO originated out of necessity as a system I made for my own research in soft robotics and morphable interfaces at MIT Media Lab. As many other researchers, makers, and artists showed strong interest and asked to use FlowIO in their own works, in late 2019 the idea was born to augment FlowIO into a truly general purpose pneumatics development platform suitable for everyone. FlowIO has now undergone over 20 prototype iterations, with numerous new features added during those iterations.
Betriebsablauf: FlowIO enables users to rapidly bring soft robotics projects to life and to focus on developing actuators and experiences instead of spending time designing pneumatics, electronics, or writing control software. Miniature size, battery operation, and various modules and accessories make FlowIO suitable for both desktop and wearable applications involving inflation, vacuum, release, pressure sense, and flow variability. Multiple APIs and GUI make it possible for anyone to use the device with ease.
Teammitglieder: Ali Shtarbanov
Hyejun Youn
Ozgun Afsar
Advisor: Dr. Joseph Paradiso of MIT Media Lab
Bildnachweise: Ali Shtarbanov