0

Om It-tekstiler til undervisning



Kræmmerhuset der selv kan fortælle, om der er pebernødder i

Omkring jul 2011 skulle jeg afholde et arrangement i interessegruppen for intelligente tekstiler og det virkede oplagt at benytte muligheden til at indbygge noget julehygge i arrangementet. Naturligvis skulle julehyggen have noget med tekstiler og it at gøre.
Jeg brugte noget tid på at fundere over, hvad der havde juleånd, var nogenlunde nemt at fremstille, også for en person som ikke er vant til at sy og heller ikke nødvendigvis har erfaring med elektronik og it. Og endelig så skulle det heller ikke være alt for dyrt, da jeg regnede med at skulle indkøbe materialer til i hvert fald 20 stk. og måske flere.

Jeg endte med at finde på konceptet: Kræmmerhuset der selv kan fortælle, om der er pebernødder i.

Jeg satte derefter min kollega Jerker Hammarberg på opgaven at finde ud af, om dette ville kunne lade sig gøre og i så fald hvordan. Lidt tid efter stod jeg med en tegning af et elektrisk kredsløb og en masse små komponenter, der skulle sys sammen med elektrisk ledende tråd.

Her nogle af komponenterne:

 
Billeder af komponenter    

 

Det lærte jeg virkelig meget af!

Om at sy med en ikke-isoleret ledning

Det elektriske kredsløb skulle påsættes kræmmerhuset og komponenterne skulle forbindes med elektrisk ledende tråd. Jeg fik besked på at sørge for at tråden og komponenterne var stærkt forbundne, hvilket vil sige at de skulle sys fast med ca. 4 stramme sting.
Jerker sagde også, at jeg først måtte få batteriet til at sætte i, når han havde tjekket kredsløbet og var sikker på at batteriet ikke ville eksplodere, når jeg satte det i. Tror han syntes det var ret sjovt og jeg truede selvfølgelig med at købe mit eget batteri; men i sidste ende hørte jeg dog efter J.

Og ja, det var muligvis klogt for undervejs hang jeg mange gange i døren ind til Jerkers kontor og spurte fx ”hvad sker der egentlig hvis trådene rør hinanden?” og ”hvorfor er det ikke et problem at trådene rør hinanden, der hvor man skal sy 4 stramme sting?” osv.

Da jeg var færdig med kræmmerhuset, virkede det ikke. Jeg forsøgte at styrke nogle af forbindelserne og lærte til gengæld endnu mere. Jeg har senere erfaret, at det jeg lærte svarer til 8-9 klasses pensum i fysik; men det er jo lang tid siden jeg gik i folkeskolen.

Om at designe så det er nogenlunde smukt og samtidig lever op til konstruktionsmæssige og tekniske krav

Jeg arbejder jo for det meste med konceptudvikling og videregiver så arbejdet med den konkrete løsning til dygtige kolleger. Men i tilfældet med kræmmerhuset mente jeg, at jeg var en god forsøgskanin ifht. at opklare, om en der ikke havde prøvet det før, ville kunne nå at sy dette kræmmerhus på relativt kort tid.

Ved at påtage mig denne opgave blev jeg tvunget til at tænke over, hvor på kræmmerhuset, komponenterne skulle placeres, hvis ikke der fx skulle være overvægt til den ene side. Og da en af komponenterne var en lyssensor blev jeg også tvunget til at finde en placering, der tillod den at modtage den nødvendige mængde lys på det rette tidspunkt. Endelig blev jeg også tvunget ud i at tænke over, om man stadig kunne gøre det pænt, når det skulle sys alle mulige steder med tråd / ledninger; samt hvordan man bedst placerede komponenterne, hvis man skulle undgå at tråden skulle krydse.

Alt sammen relevante spørgsmål at kunne finde løsninger på, når man arbejder med tekstildesign.

Kræmmerhuset endte med at se således ud, og planen er at dække elektronikken langs overkanten med en slags pyntebånd:

 
Kræmmerhuset  

 

Og da jeg var færdig med det, havde jeg lært en del af den 8-9 klasses fysik, som jeg åbenbart havde glemt og prøvet kræfter med tekstildesign.

Derfor virkede det oplagt at gå i gang med at udvikle dette koncept til undervisningsbrug; og det gør jeg her i efteråret sammen med Amager Lilleskole.

Første undervisningsforløb på Amager Lilleskole

Det viste sig hurtigt, at min lokale skole, Amager Lilleskole, er meget interesseret.

Jeg har holdt nogle indledende møder med Søren Pedersen (ansvarlig for læreplan i de sidste klasser og fysiklærer) og Iben Formann (tekstillærer) og det er bl.a. på dem, at jeg har erfaret, at fysik-niveauet i kræmmerhuset passer godt til læring i folkeskolens 8-9 klasse.

Jeg se meget frem til samarbejdet med Iben og Søren, da de har de fornødne kompetencer indenfor pædagogik og planlægning af undervisningsforløb til at vi kan ramme eleverne der, hvor det bliver lærerigt og spændende for dem.

Vi har diskuteret frem og tilbage, hvad niveauet skal være. Skal man fx sætte eleverne til at programmere? Det ville jeg naturligvis meget gerne, bl.a. fordi jeg så har en undskyldning for at begynde at undersøge Adafruits Flora nærmere. Men indtil videre holder vi os fra programmering. Dog har Søren opfordret mig til at kontakte nogle gymnasier el.lign. da det nok ville passe til deres niveau. Alt dette vil jo vise sig mere tydeligt, når vi går i gang sammen med eleverne her i efteråret og finder ud af, hvor svært det egentlig må være og hvor meget de kan være med på.

Men først skal Iben og Søren selv prøve at sy et kræmmerhus, så de kan se hvordan det er Smile


Solcelletasken



Det er faktisk bemærkelsesværdigt, at det er lykkedes mig at skrive 6 indlæg om it-tekstiler uden at komme ind på den kæmpestore problematik omkring strøm. Men nu er det på tide at fortælle om Solcelletasken, for det er naturligvis denne problematik Solcelletasken viser en løsning på; men først lidt om, hvad problemet er:

Det er egentlig ret simpelt: Når man begynder at bygge it og elektronik ind i noget som helst, fx tekstiler, så er der også brug for strøm til at drive elektronikken og it’en. Afhængigt af hvilke funktioner man ønsker sig og hvor energikrævende de er at afvikle, havner man ofte i en situation, hvor der er brug for en tung ladning batterier i det ellers meget lette tekstil. Det er af mange grunde ikke særlig attraktivt; det er ofte ikke særlig pænt, behageligt eller praktisk med en masse batterier i tøjet, det er ikke særlig brugervenligt hvis man skal til at rende rundt og skifte batteri i sit tøj, hvis man tilføjer batterier til tøjet tilføjer man også et ”forurenende lag” og det vil ofte være i modstrid med produktets kerneværdier.

Derfor er det meget centralt at finde attraktive energihøst løsninger til it-tekstiler; og det var med det afsæt, at vi fandt det interessant at udvikle et produkt, der var smukt og samtidig selvforsynende med energi.

Her først en præsentation af tasken:

 
Solar Bag, video  
   




























Men hvordan opstod ideen?

Efter succesen med Klimakjolen havde Diffus Design en del gange talt om, at det ville være spændende at arbejde med solceller som noget æstetisk og smukt ved et produkt, en slags udsmykning, samtidig med at de ville høste energi.

Vi talte om forskellige produktmuligheder og udelukkede i første omgang produkter til indendørs brug, da det ville forringe mængden af høstet energi betragteligt. Derefter udelukkede vi også produkter, som ville kræve hyppig vask, idet netop vask er en af de andre store problematikker i forbindelse med udvikling af it-tekstiler. I forlængelse af overvejelserne om et produkt med solcelleudsmykning, kom vores samarbejdspartner fra Klimakjolen, Forster Rohner, op med forslaget om at udvikle en solcelletaske.

Konceptet udfoldes

Med det afsæt gik vi i gang med at indsnævre konceptet og blev hurtigt enige om, at der var brug for noget meget enkelt. Både for at taskens funktioner skulle være tydelige; men også fordi den mængde energi vi formodede at ville kunne tilvejebringe vha. solcellerne ikke ville være meget stor. Derfor valgte vi at gå efter noget umiddelbart anvendeligt og direkte relateret til den høstede energi; resultatet blev en taske, der kan oplade en mobiltelefon og som lyser op indvendigt, når man åbner den – på den måde er det nemmere at finde sine ting nede i tasken.

Hvad er tasken rent teknisk?

I taskens teknik er der arbejdet med at opnå så høj en grad af energihøst som muligt. Dette er gjort ved at arbejde med monokrystalin solceller, som skulle have den højeste ydeevne p.t. Der er også arbejdet med solcellernes æstetiske fremtræden og i denne første udgave af Solcelletasken er solcellernes i forvejen smukke farve fremhævet ved at lade dem fremstå næsten ”nøgne” kun dækket af en mat lak og monteret på en smuk kobberplade.

 
Solceller fra solcelletasken (foto: Hanne-Louise Johannesen, Diffus Design)  
   




























Derudover er der arbejdet med placeringen af solcellerne på tasken således at så få som muligt kommer i skygge, når tasken bæres og samtidig er solcellerne parallelforbundne for at undgå at hele ”kæden” holder op med at virke, hvis en af solcellerne ikke virker. Her en skitse over placering af solcellerne:

 
Solcelletasken, skitse til placering af solceller (skitse v. Hanne-Louise Johannesen, Diffus Design)  
   
































Til at lyse op inde i tasken udviklede Diffus Design en unik løsning, hvor optiske fibre blev bearbejdet, så de også lukkede lys ud af ”siderne”, derefter blev de indsyet i taskens foer i et meget smukt mønster og slutteligt blev der lyst ind i dem med 8 små led-pærer. Det gav dette meget smukke og praktiske resultat:

 
Solcelletasken, indvendigt lys (Copyright Diffus Design, foto Lisbeth Holten)  
   




























































For at højne brugervenligheden af tasken, var der også brug for at sørge for at tasken automatisk ville kunne tænde for lyset, når man åbnede den og slukke for lyset, når man lukkede den. Det er opnået ved at tilføre en tænd/sluk mekanisme ved taskens lynlås.

Endelig, som det fremgår af det elektroniske kredsløb nedenfor, så var det også nødvendigt at sørge for, at tasken kunne lagre den høstede energi i et batteri, således at energien ville kunne bruges på de tidspunkter, hvor taskebæreren havde brug for det.


Det fulde kredsløb for tasken er illustreret her:

 
Solcelletasken, elektronisk kredsløb  
   

Taskens fremtid

Billederne der er vist her stammer fra prototypeudviklingen af Solcelletasken, som Alexandra Instituttet, Diffus Design, Forster Rohner og NTB deltog i. Efterfølgende har Diffus Design igangsat en reel produktmodning og har planer om at bringe tasken på markedet.


Om Memory Bag



I sidste indlæg forklarede jeg, hvordan fremvisningen af Memory Bag havde medført opdagelsen af en ny produktkategori rettet mod privatlivslogistik. Nu må det være på sin plads at fortælle lidt mere om, hvad Memory Bag egentlig er. Først et billede:

Memory Bag, elektronik (foto: Simon Løvind)


Ja, hvis man åbner låget til det hemmelige rum i bunden af Memory Bag, så ser det sådan her ud. Med dette tekniske setup og et dertil hørende interaktionsdesign kan tasken hjælpe sin ejer med at huske 5 udvalgte genstande. Det gør den således:

Når tasken bliver løftet, registrerer tasken det og tolker det som et tegn på, at taskeejeren vil gå og derfor skal huske sine 5 genstande. Følgelig tjekker tasken om de 5 genstande er i tasken; dette gøres ved at RFID læseren tjekker om de 5 RFID-tags, som genstandene er mærket med, befinder sig i tasken.

Memory Bag, tags


 

Her et billede af det sæt med RFID-tags, som man modtager sammen med tasken. RFID-tags’ene er i sig selv blot nogle små klistermærker; men det har været en central del af taskedesignet at tilpasse dem til taskens design og integrere dem i de produkter, vi forestiller os, man gerne vil hjælpes med at huske: pung, nøgler, telefon, pilleæske og kosmetikpung.

Hvis RFID-læseren konstaterer at alle 5 tags er i tasken, så får taskeejeren besked om at alt er i orden; dette sker ved at hun får en kortvarig vibration i sin hånd. Vibrationen afgives fra en buzz’er, som er indbygget i taskens hank, på det sted, hvor man naturligt vil løfte tasken, når man vil tage den på skulderen.

Hvis RFID-læseren opdager, at der mangler en eller flere af de 5 tags, så vil buzz’eren vibrere gentagne gange og dette vil taskeejeren kunne mærke i sin hånd. Således gjort opmærksom på, at hun er ved at glemme noget, formoder vi at taskeejeren gerne vil vide, hvor meget hun er ved at glemme. Det finder hun ud af ved at ae taskens hank i en nedadgående bevægelse. Denne bevægelse leverer input til taskens microcontroller, en arduino mega, via touch-interfacet bestående af 3 touchsensorer indbygget i hanken. Tasken opfatter dette input som spørgsmålene ”hvad er i tasken og hvad er ikke i tasken? (og hvad skulle have været i tasken?)” og svarer via et lys-interface bestående af fem LED lysdioder på taskens overside:

Memory Bag, lysinterface

Hver lysdiode repræsenterer en af de fem ting, taskeejeren gerne vil huske. Hvis tingen er i tasken, lyser dioden med et konstant lys, hvis tingen ikke er i tasken blinker dioden og hvis tingen ikke er i tasken, men heller ikke skulle være der, så lyser dioden ikke.

Man kan forestille sig situationer, hvor tasken fortæller taskeejeren at hun har glemt noget; men at tasken faktisk har misforstået situationen. Det kan fx være, hvis taskeejeren har taget telefonen ud af tasken, fordi hun taler i den og derefter tager tasken og går; så vil tasken tro at taskeejeren har glemt telefonen. Men det har hun jo sådan set ikke. I denne type tilfælde formoder vi, at taskeejeren gerne vil kunne fortælle tasken, at det er meningen at den pågældende genstand ikke skal være i tasken. Det gøres ved at ae tasken på hanken i en nedadstrygende bevægelse.

Til de interesserede her lige et nærbillede af elektronikken inde i tasken, som i øvrigt sagtens ville kunne gøres væsentligt mindre og lettere. Det har dog ikke været målet i denne udgave af tasken, som har karakter af et ”proof-of-concept”:

Memory Bag, elektronik nær (foto: Simon Løvind)


Og så er det jo lidt snyd at gemme et billede af tasken i sin helhed til sidst; men det kommer her. Og ja, den ligner Solar Bag på en prik og er sådan set også bygget ”ovenpå” Solar Bag; som jeg nok skal fortælle om ved en senere lejlighed.

Memory Bag (foto: copyright Diffus Design, fotograf Lisbeth Holten)




 


InfinIT er finansieret af en bevilling fra Styrelsen for Forskning og Uddannelse og drives af et konsortium bestående af:
Alexandra Instituttet . BrainsBusiness . CISS . Datalogisk Institut, Københavns Universitet . DELTA . DTU Compute, Danmarks Tekniske Universitet . Institut for Datalogi, Aarhus Universitet . IT-Universitetet . Knowledge Lab, Syddansk Universitet . Væksthus Hovedstadsregionen . Aalborg Universitet