WW: Play’d en Arduino

De woensdagmiddag is op GeenCommentaar Wondere Woensdagmiddag. Met extra aandacht voor de nieuwste ontwikkelingen in Wetenschap- en Techniekland.

Het Playd prototype, met de Arduino eruithangend (Foto: Victor de Boer)

Zoals ik vorige week ook al zei in een reactie op de post op Peterspagina: het is leuk om een keer zélf wetenschaps ‘nieuws’ te zijn in plaats van erover te schrijven. Aan mijn mede-GC-redacteuren moest ik wel beloven iets over Play’d, het winnende idee voor de Science Park Amsterdam ideeënprijs, te schrijven. Omdat ik niet alleen maar grote pluimen aan mezelf wil geven gaat dit stukje ook over het hart van Play’d: de Arduino. Dus als je het PR-praatje wil overslaan en gewoon direct zelf aan de slag wilt om heel simpel geweldige hardware te maken, kan je beter naar het tweede deel doorscrollen.

Over Play’d
Om de ontwikkeling van kinderen te stimuleren zijn allerhande (speel)producten beschikbaar. De ontwikkeling voltrekt zich echter in een zeer hoog tempo en jonge kinderen kunnen snel uitgekeken raken op producten die niet meer bij hun ontwikkelingsniveau passen. Mijn idee behelst het interactieve en adaptieve elektronische speelkleed ‘Play’d’.

Play?D is een zachte, dikke plaid, ontwikkeld voor zeer jonge kinderen terwijl het tegelijkertijd een interactieve speelomgeving is. De plaid is opgebouwd uit vakjes, waarbij elk vakje een eigen kleur en stoffen oppervlak heeft. Verwerkt onder elk van deze vlakken bevinden zich sensoren (zoals druksensoren of microfoontjes), waardoor het jonge kind op een natuurlijke en leuke manier met het onderliggende adaptieve systeem kan communiceren.

Tegelijkertijd is Play’d in staat te reageren door middel van geluiden, lichtsignalen en trillingen die geproduceerd worden door desbetreffende actuatoren die ook in de Play’d verwerkt zitten. De sensoren en actuatoren zijn verbonden met een klein batterij-aangedreven computerplatform (de Arduino) dat ook verwerkt is in de plaid.

Een zeer belangrijke eigenschap van de software van Play’d is dat deze adaptief is en op deze manier de specifieke spelletjes en patronen kan aanpassen aan het motorische en cognitieve ontwikkelingsniveau van het kind. Op latere leeftijd kan het kind het kleed bijvoorbeeld gaan gebruiken als muziekinstrument. Ook kan met behulp van het kleed het kind al vroeg in aanraking komen met bijvoorbeeld rekenvaardigheden. Het kleed ‘groeit’ als het ware met het kind mee.

De combinatie van hardware, software en de vriendelijke, veilige en erg zachte vorm waarin deze zich manifesteert maakt van Play’d een uitstekend voorbeeld van zogenaamde ‘ambient intelligence’. Alle elektronica bevindt zich binnenin het kleed en is zo vervaardigd dat het niet alleen robuust is voor eventuele ruwe behandelingen, maar ook dusdanig modulair opgebouwd dat het makkelijk is om nieuwe sensoren en actuatoren toe te voegen of bestaande te vervangen. De buitenste laag van Play’d kan daarnaast ook makkelijk verwijderd worden en kan zonder problemen gewassen worden. Play’d is draagbaar en kan in de box, op het bed of op de vloer gebruikt worden of uitgespreid worden in het park.

Arduino
Voor het prototype dat ik in elkaar sleutelde voor de ideeënprijs gebruikte ik simpele en goedkope sensoren en actuatoren, te koop in iedere elektronicazaak. Maar het hart van het kleed was het Arduino computerplatform. Nu vertelde ik in een eerdere WW-post al over de Lilypad voor wearable-applicaties. Deze Lilypad is in feite een nog kleinere versie van de Arduino.

Het Arduino platform is het resultaat van een project uit 2005 waarin Italiaanse onderzoekers een goedkoop en simpel apparaatje wilden ontwikkelen waarmee hun studenten gemakkelijk robotjes konden bouwen zonder dat ze allerlei zeer ingewikkelde elektronica-kennis moesten hebben. Het hart van het uiteindelijke apparaatje bestaat uit een microcontroller, waar de software al op geinstalleerd is. Verder bevat het een USB- of Bluetooth aansluiting en heeft het ook allerlei aansluitingen voor batterijen en adapters. Voor in- en output heeft Arduino 14 kanalen waar je heel simpel je LEDjes of sensoren in kan pluggen.

Minstens zo belangrijk voor het succes van de Arduino is de reeds geinstalleerde software: de ontwikkelomgeving die je bij Arduino krijgt is simpel en intuïtief. Bij dit platform heb je geen gedoe met makefiles en dergelijke en met één druk op de knop upload je je programmaatje naar de Arduino. Hierdoor is het zelfs voor mensen zonder enige ervaring met programmeren mogelijk om simpele maar zeer doeltreffende applicaties te bouwen.

Dat dit echt allemaal vrij eenvoudig is wordt wel aangetoond door het succes van Arduino. Duizenden Arduino’s werden al verscheept en doordat de bouwplannen van Arduino Open Source zijn, zijn er ontelbaar veel klonen gemaakt en verkocht. Arduino wordt niet alleen door nerds gebruikt, maar ook door kunstenaars.

Een lijstje met de veertig mooiste Arduino-projecten geeft een goede indruk van de dingen die je met Arduino kan doen. Van een autonoom spionagevliegtuig tot een Daft Punk-lichtpak tot een Laser Harp, alles is mogelijk.

Officiële Arduino’s zijn in Nederland te koop voor ongeveer 22 euro via een viertal webwinkels en klonen zoals bijvoorbeeld de freeduino vind je af en toe op sites als samenkopen.net. Er zijn ook beginnerscursussen te volgen bij onder andere Mediamatic.

  1. 1

    Even over het eigenlijke doel van de Play’d.
    Was er al allerelei software voor de kids of moet er speciaal voor dit kleed nog software worden gemaakt?

    2e vraag is: Is er een relatie tussen een bepaald vakje (met eigen kleur en materiaal) en de gerelateerde opvoedkundige gadget?

    En, last but not least, ik neem aan dat het prtotype ook is getest. En wat waren de reacties van de gebruikers?

  2. 2

    @1: goede vragen, Peter. Op dit moment is er eigenlijk alleen een prototype en als zodanig nog geen ‘wetenschap’ :) De verdere ontwikkeling van het kleed moet inderdaad de komende tijd gebeuren.

    De precieze software moet nog geschreven worden hoewel er in het prototype nu al een aantal scenario’s is geprogrammeerd. In samenwerking met een ontwikkelingspsycholoog hoop ik zinnige scenario’s/programmaatjes te ontwikkelen en die weer om te zetten in software. Doel is ook om het programmeergedeelte zo simpel te maken dat ouders dat evt. later ook zelf kunnen en dmv. een communitysite kunnen delen.

    Je tweede vraag is voor mij ook nog niet helemaal duidelijk. Verder onderzoek moet uitwijzen of het beter is om juist homogene vakjes of juist hele verschillende vakjes (zowel qua kleur/stof als functionaliteit) te hebben. Voor bijvoorbeeld therapeutische doeleinden (voor bv. autistische kinderen) kan een expliciete link tussen de stof en de functie heel zinnig zijn.

    Testen van het prototype moet ook nog gebeuren en dat is zeker nodig om er wetenschappelijke artikelen over te schrijven en om er uiteindelijk steekhoudende claims over te maken.

  3. 3

    Dank voor de antwoorden Victor.
    Mag ik op te overdenken mogelijkheden wijzen?

    1. Het ontwerp van de vakjes (kleur en maetriaal dus) zouden zich uitstekend kunnen lenen voor wat ik maar associatief conditioneren noem. Kleuren kunnen voor specifieke acties staan, zo ook het design.
    Makkelijk voorbeeld: felrood en zwarte
    muzieknoten op de lap, en er klinkt heftige muziek, pastelgetinte nootjes en er klinkt een of ander strijkje.

    Wat kan het voor een ontwikkelend kind betekenen als je dat nou juist neel anders aanpakt?
    Lastige vraag, maar je hebt vats deskundigen in de buurt die daar iets over kunnen zeggen.

  4. 4

    @3: Interessant. Het blijft natuurlijk zeer de vraag in hoeverre je uberhaupt iets met conditioneren wil gaan doen. In dat kader zullen er gedurende het onderzoek nog wel ethische vragen opduiken :)