♟️ 🔋 🕷️ Criando um objeto de arte para Burning Man 🖐🏻 👩🏽‍🤝‍👨🏼 🤷🏾

Olá. Meu nome é Sergey, e neste artigo vou falar sobre como fizemos um objeto de arte para o evento Burning Man. Vou falar sobre o lado técnico sem tocar no próprio evento. Bem, mal me tocando.

Artmisto Team

Em 2019, nossa equipe levou o projeto Cocoonap ao maior evento de arte do Burning Man. Os membros da equipe são principalmente da Ucrânia, bem como da América e Austrália, apenas 18 pessoas, das quais doze foram capazes de ir ao deserto.

O Artmisto Team Cocoonap

Art Object é uma instalação cinética que muda de forma ao longo do tempo. É um casulo de madeira, com quase 3 m de altura, montado em uma estrutura de aço. O casulo em si consiste em cinco pétalas, que, abrindo sob o acompanhamento leve e musical, se transformam em uma flor. Então o meio da flor se transforma em figuras de duas pessoas. Essas figuras assumem asas metafóricas e a instalação se dissolve na noite. O ciclo recomeça.

Participei deste projeto como engenheiro mecânico. Tudo relacionado à transformação dos esboços do designer em madeira e ferro, desenhos, modelos 3D e cinemática estava na minha área de responsabilidade.

fundo

Em outubro de 2018, meu velho amigo Vova, que eu não via há dez anos, me ligou e me ofereceu para me encontrar. Ele acabara de chegar de seu primeiro BM2018 com olhos ardentes e sonhos de levar a instalação ao deserto no próximo ano. E ele estava procurando pessoas que pudessem de alguma forma ajudar. Concordei em ajudar com os desenhos e idéias para traduzir seus sonhos em ferro, mas nada mais - para mim, essa viagem não se encaixava no orçamento da família nem no cronograma. Mas, gradualmente se envolvendo no projeto, ficou claro que era necessário ir, e até muito. Paralelamente, procurávamos pessoas que pudessem nos ajudar, porque havia muitas tarefas: trilhas sonoras, programação de luzes, controle eletrônico e acionamentos lineares e controle deles.

Requisitos de instalação e condições de trabalho

Em resumo, nossa instalação deve ser montada e depurada na Ucrânia, transportada para a América, instalada no deserto e deve funcionar por uma semana.

Para fazer isso, ele deve atender aos seguintes requisitos:

A temperatura suportável cai de -10º a + 40º
Resistente a ventos fortes
Trabalhe em pó contínuo e tempestades de pó
Ser firmemente preso à superfície
Seja seguro e resistente aos espectadores

O deserto em que o evento ocorre é o fundo de um lago seco, uma frigideira de muitos quilômetros rodeada por montanhas. Durante o dia, a temperatura pode subir acima de quarenta graus e, à noite, cair abaixo de zero. Portanto, todos os componentes eletrônicos devem suportar essas mudanças de temperatura.

Há um vento muito forte no deserto, que varre tendas e rola kitsers.
No segundo dia, um furacão em nosso acampamento demoliu uma barraca de armação para descanso, apesar de todas as extensões e âncoras de 10 polegadas.

Portanto, o objeto de arte deve ser firmemente fixado à superfície da terra. Fixamos a estrutura do nosso casulo com cabos a cinco buchas de um metro e meio, parafusadas ao redor do perímetro. A propósito, as próprias âncoras e o equipamento para parafusá-las foram fornecidos pelos organizadores da BM.

A superfície do casulo é coberta com placas estampadas, cada uma com seu próprio padrão. Como a vela é bastante grande, os elementos de força devem suportar o vento e não quebrar.

Foto de Jonathan Clark

Uma dor de cabeça separada é poeira. Um vento forte levanta nuvens de poeira da superfície, e elas são tão densas que você não consegue ver os dedos em um braço estendido. Não é areia, é um pó alcalino de argila fina que adere a tudo, penetra em todos os lugares e é impossível se livrar dele. Portanto, todas as partes móveis, como hastes de atuador linear, devem ser protegidas por ondulações, rolamentos de esferas devem ser fechados e todos os componentes eletrônicos devem estar nos alojamentos. Deve haver filtros de ar adicionais para geradores.

À tarde, quando a instalação não funcionar, ela deverá ser fechada e bloqueada para que não possa ser aberta manualmente. E à noite, quando deve funcionar, você precisa iniciar o show e monitorar a instalação e o público, para que eles não quebrem nada em excesso de sentimentos e não se machuquem. Isso foi monitorado por atendentes noturnos, duas pessoas cada.

Leave No Trace é um dos princípios do evento: o deserto deve permanecer o mesmo depois de você como era antes de você.

Portanto, tínhamos uma tenda especial para trabalhos sujos: aparas e serragem são muito mais fáceis de montar em uma tenda do que escolher entre poeira. Mas tínhamos uma ferramenta especial para limpeza: escovas e um ancinho magnético.

O que mais precisa ser considerado ao desenvolver?

O sistema imperial na América

Nossa instalação foi montada e testada na Ucrânia. Após testes e ajustes, a peça de madeira e a eletrônica foram desmontadas, embaladas e enviadas para os Estados Unidos - acabou sendo muito mais barato do que cortar peças na América. E a estrutura de aço já deveria ter sido soldada nos Estados Unidos. Portanto, todos os tamanhos de materiais foram selecionados para que fosse possível comprar no local: por exemplo, usamos tubos de aço de seção transversal retangular 50x25 mm (2x1 pol.) E madeira compensada com uma espessura que é um múltiplo de frações de uma polegada - 12 e 6 mm.

Essas dimensões já foram definidas na fase de criação de um modelo 3D e desenhos.

Tensão de rede

Na América, a tensão da rede é de 110 V, 60 Hz. E geradores americanos produzem. Portanto, todas as fontes de alimentação e carregadores que trouxemos da Ucrânia devem funcionar com subtensão. A maioria das fontes de alimentação comutadas modernas opera em 110 V sem problemas, mas algumas tiveram que ser pesquisadas e verificadas usando LATR. Portanto, toda a ferramenta elétrica que levamos ao deserto teve que comprar na América.

No deserto, está vazio

, portanto, todo o hardware, mancal, material de consumo e ferramentas precisam ser levados com você e ter estoque, porque uma viagem até a loja de ferragens mais próxima pode levar três dias. E será muito decepcionante se o ano de trabalho cair devido ao fato de você ter esquecido os pernos ou levado as nozes insuficientes.

Artéria

A burocracia da BM é minimizada. Mesmo na fase de apresentação de um pedido para a colocação de um objeto de arte, uma equipe da ARTery é designada para a equipe, o que ajuda a resolver todos os problemas atuais: desenhos, fornecimento de energia, assistência com equipamentos de construção pesada, etc. O ARTery é uma divisão dos organizadores, projetada de todas as maneiras para ajudar as equipes que trazem objetos de arte. A tarefa deles é fazer com que a equipe tenha sucesso.

Por exemplo, os organizadores forneceram máquinas para o nosso objeto de arte cavar trincheiras e parafusar âncoras de um metro e meio ao redor do perímetro da estrutura. Uma instalação maior forneceu guindastes e elevadores. Naturalmente, completamente grátis.

Proteção do gerador

No deserto, você precisa trazer tudo com você, até sombra e eletricidade. Foi decidido alimentar nossa instalação a partir do gerador. Mas, de acordo com os requisitos, o gerador deve estar protegido e aceso. Normalmente, eles compram uma casinha de cachorro pronta para isso e colocam o gerador dentro ou constroem uma caixa especial.

Temos uma solução para esse problema que foi adiada para o último dia. E, já em Seattle, quando estávamos prestes a ir à loja de ferragens, vimos um homem tirar uma mesa de uma casa vizinha. A mesa habitual, um tamanho muito adequado. Pegamos essa mesa, parafusamos as redes de proteção nas laterais, dobradiças das portas nas pernas e colocamos tudo na folha de compensado que tínhamos deixado na caixa de remessa. E decorado um pouco.

Como resultado, em vez de uma caixa chata para o gerador, temos um objeto de arte separado!

Estágios de desenvolvimento

Meu trabalho começou com esta foto. A partir dele, peguei os contornos de um casulo e os usei como esboço para um modelo no SolidWorks.

As primeiras renderizações do modelo. Nesta fase, a visão geral da montagem do casulo já é entendida.
Uma peça rotativa foi desenvolvida separadamente, com fonte de alimentação independente, controladores e mecânica.

Em seguida, solicitamos a fabricação de peças, 12 mm de madeira compensada foram cortados com um moinho, 6 mm com laser.
Depois de receber as peças - a montagem e ajuste de cinemática, após o que desmontagem, embalagem e transporte para os Estados.

A caixa está visível aqui. Eu fiz especificamente para que os maiores detalhes se encaixassem lá - quilhas de dois metros. Preste atenção ao anel escuro à esquerda, falarei um pouco mais tarde.

Algumas soluções técnicas

Apesar de eu tentar usar os componentes padrão o mais amplamente possível, que podem ser comprados sem problemas na Ucrânia e na América, não havia soluções prontas para alguns nós, e tive que inventá-los em movimento. Algumas dessas soluções parecem estranhas, mas acabou que elas funcionaram surpreendentemente.

Nesta figura, é visível uma estrutura de aço com uma altura de 700 mm. E uma pétala, por escala.

O ponto de fixação da pétala na moldura. Cada pétala é presa à estrutura por meio de dois mancais e dois insertos de madeira compensada.

E aqui está a mecânica das asas. O acionamento linear gira o eixo através do tee.

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Uma palavra para Kostya, o senhor dos atuadores.

Esta foto não é de produção. Este é o momento em que percebemos que muitas coisas não estão funcionando e o programador principal está localizado a mais de 9 mil quilômetros e 10 fusos horários de bugs que ele precisa corrigir. De manhã, iremos para o deserto e será problemático entrar em contato com ele, sem mencionar o fato de que a depuração remota de software incorporado não é uma tarefa fácil.

À primeira vista, o design como um todo não parece muito complicado, mas o diabo está nos detalhes. Conseguimos usar 8 microcontroladores, dos quais 5 foram necessários para criar ou modificar o firmware.

Eu queria tornar tudo o mais simples possível, para economizar tempo e reduzir a probabilidade de surpresas desagradáveis. Este "mais simples" levou ao fato de que as partes individuais eram realmente simples, mas sua interação era uma questão incerta até o último momento. Como resultado, o script de controle principal foi escrito depois que o ferro partiu para a América. (O mesmo programador que, infelizmente, não pôde ir conosco.)

Deve-se notar também que este projeto, que é bastante complicado em termos técnicos, tem um prazo absolutamente apertado. 70.000 pessoas que vivem em Black Rock City não vão esperar. Não podemos pedir que eles nos dêem mais uma semana para concluir o trabalho. E se não tivermos tempo de terminar tudo até esta semana, no final de agosto, tudo - todos os nossos esforços, um ano de trabalho e US $ 11.000 vão pelo ralo. Na melhor das hipóteses, os organizadores nos permitirão voltar no próximo ano ... E isso não é verdade! Portanto, todas as soluções técnicas foram consideradas em termos de armadilhas e tempo. Do ponto de vista da engenharia, muitas soluções são caóticas e, se fosse produção em massa, não vale a pena fazer isso. Mas para um projeto único - é isso.

O segundo ponto do gerenciamento de projetos é que nós, engenheiros, não pagamos dinheiro por isso. E o projeto é complexo, demorado e, de alguma forma, é necessário estimular as pessoas. Aconteceu que a motivação interna, a consciência ou o que chamar é um incentivo suficiente ... Se todos os participantes do projeto perceberem que tudo está bem organizado e estamos caminhando em direção à meta, basta conversar com a pessoa, olhar com reprovação para fazê-la funcionar, trabalhar rapidamente e com o tempo .

Como muitas vezes acontece com projetos bem-sucedidos, mas temos um projeto bem-sucedido - conseguimos e nada (bem, quase) quebrou, a arquitetura interna não brilha com graça. Alguém quer exclamar: “Não faça isso! Aprenda com nossos erros! ” Obviamente, isso deve ser feito se não for um projeto único. E aqui o principal é chegar a tempo. Além disso, a complexidade da arquitetura é causada pela presença de uma peça rotativa, o que significa a necessidade de energia da bateria e transmissão de comando sem fio. A propósito, aconteceu que a parte fixa, que é alimentada pelo gerador, também deve ter energia de reserva, caso a tempestade suba repentinamente, será necessário fechar urgentemente o casulo e o gerador irá quebrar. E de acordo com a lei da maldade, ele certamente teria quebrado neste caso. Além disso, violamos as regras operacionais e não trocamos o óleo depois de executá-lo.

Os geradores quebram lá com frequência, mas aqui temos sorte. Geralmente tivemos sorte. Muitos objetos, especialmente os complexos, não têm tempo para começar a tempo e, dado o número de batentes que fizemos, isso deveria ter acontecido conosco. Nunca montamos e executamos o sistema inteiro e, pela primeira vez, vimos como ele funciona apenas no deserto! É arriscado? Sim, mas tivemos sorte. Outro exemplo de sorte: foi necessário corrigir erros no script de controle principal e me perguntei quanto tempo levaria para descobrir o código Python de outra pessoa (no calor + 40 ° C). Já era impossível entrar em contato com o desenvolvedor, porque com as comunicações no deserto, tudo está ruim. E então, o cara ao meu lado é um programador altamente qualificado e pode fazer tudo sem a minha participação, enquanto, enquanto isso, posso continuar soldando os eletrônicos.

Como pode ser visto nas figuras e no vídeo, as pétalas externas são abertas e fechadas por atuadores lineares elétricos com um curso bastante grande da haste (400 mm). As asas são acionadas por atuadores menores, e as próprias figuras geralmente são movidas por atuadores com cerca de 30 mm de curso das hastes. A parte central (com figuras de pessoas e asas) é girada por um motor de passo. Sem caixa de velocidades - acionamento direto. A parte central é bastante inercial e o torque do motor não é suficiente para a aceleração "instantânea"; portanto, uma partida suave é suave. Mas ninguém percebeu que, além de superar a inércia, é necessário torque para superar a força do vento. Especialmente quando as asas desdobradas criam vento significativo. Como resultado, mesmo um leve vento interrompeu a rotação.

Mas a sincronização da música, efeitos cinéticos e de iluminação acabou sendo simples. Tudo é sincronizado na hora certa. Para obter beleza e sincronismo, foi suficiente ouvir música com um cronômetro várias vezes e gravar os tempos de ativação / desativação dos efeitos no script principal.

O script principal em si é escrito em Python e é executado no Windows. Ele inicia o seqüenciador de música e, em seguida, fornece comandos UART via USB para Arduinka, que é instalado na parte fixa do objeto de arte. (Um computador Windows é fechado em uma caixa separada e controlado por um NumPad sem fio.) Dependendo do comando, o Arduinka liga / desliga a rotação do motor de passo, impulsiona os atuadores a fecharem as pétalas ou transmite o comando via WiFi para a parte rotativa. Além disso, ele também envia dados para fitas de LEDs WS2812 controlados por RGB.

Para controlar o seqüenciador de música, foi feito um controle remoto MIDI na forma de um ovo no estilo steampunk.

Para não sobrecarregar um Arduinka com muitas funções, o controle de motores e WiFi é feito usando 4 (!) Controladores intermediários com seus próprios programas. Como nos pareceu, isso nos permitirá dividir o desenvolvimento em partes, confiá-lo a indivíduos e, assim, economizar tempo. É difícil dizer se foi possível salvá-lo ...

O controlador do motor de passo fornece uma partida suave, aumentando linearmente a velocidade de rotação de zero a 2 rotações por minuto. O firmware foi escrito em bare metal, sem o Arduino. Parecia muito mais simples, embora o ferro em si seja o Arduino-nano. Surgiram problemas com o chip do driver stepchip - TB6560. Nenhum truque em nenhum dos modos falhou em obter uma corrente de 2 amperes. O máximo é de 1 ampere, apesar da energia de 24 volts. Como resultado, a resistência ao vento da estrutura foi 2 vezes menor que o potencial.

É assim que o motorista shagovik se parece depois de 10 dias no deserto. Mas a poeira não afetou o desempenho.

O gerenciamento da parte rotativa do objeto de arte foi realizado no ESP8266 via WiFi. Temia-se que a implementação do WiFi levasse muito tempo, algo desse errado, mas, surpreendentemente, essa parte foi feita rapidamente e funcionou perfeitamente.

O controlador do atuador é tecnicamente o conjunto de microprocessador mais sofisticado. Teoricamente, poderia ser substituído por um relé banal, mas aconteceu que, no trabalho, tenho muitos controladores de atuador diferentes, portanto, usando um dispositivo ou relé complexo - quase não há diferença de tempo. Os controladores industriais, por outro lado, têm muitos recursos úteis, como proteção contra sobrecorrente. Mas o mais importante é que eles têm uma bateria de lítio com um controlador de carregamento. Também existe o BLE, mas no momento do desenvolvimento do nosso casulo, ele ainda não havia terminado no nível de produção e eu decidi não arriscar. O WiFi parecia muito mais seguro em termos de rake.

O único problema deste controlador industrial é que ele é controlado por um barramento proprietário e não apenas pela alimentação dos níveis lógicos. Felizmente, eu rapidamente encontrei no trabalho entre os painéis de "lixo" que convertem fechamentos de contatos em comandos no barramento. Em geral, resultou uma solução que ninguém pode repetir, mas no nosso caso isso não é necessário. O projeto é único. O principal é que existem peças de reposição! A propósito, quase todo o ferro foi transportado para o deserto com componentes de reserva. A exceção foi um motor de passo devido ao preço de 600 euros e atuadores da peça rotativa, como eles são mega-confiáveis. Até estênceis de madeira compensada foram duplicados.

A parte rotativa é alimentada por 4 baterias diferentes. O maior deles, o lítio a 55 watts / hora, 24 volts, alimenta os atuadores. Ao mesmo tempo, uma bateria idêntica é carregada do gerador na parte fixa da instalação. Uma vez por dia, as baterias são trocadas manualmente e o show continua. Como a experiência demonstrou, 55 watts-hora foram suficientes até a marca. Sorte novamente.

Seria possível fazer conversores de 24 volts para outras tensões, mas acabou sendo mais rápido e fácil usar baterias separadas. O habitual banco de potência de cinco volts alimentou o módulo WiFi ESP8266 por quase uma semana sem recarregar. Os fios de LED eram alimentados por vários pares de pilhas AA, eram simplesmente trocados periodicamente. Os filamentos de neon frio também eram alimentados por um par de pilhas AA, mas separadas.

Néon frio geralmente trouxe muitos problemas. Opera com alta tensão (~ 100V) de alta frequência (~ 1000Hz), gerada por inúmeras variedades de conversores chineses. Tentamos vários desses conversores, e todos eles se queimaram ou queimaram os fios de néon depois de um tempo curto e imprevisível. Parecia que essa engenhoca frágil queima até mesmo de relance! É engraçado que, para pessoas “comuns”, o néon frio funcione sem problemas, por isso não esperamos uma pegadinha desse lado. Aparentemente, usamos um comprimento de rosca muito maior do que os usuários comuns. No final, encontramos um conversor que nunca se esgotou e não queimou nada. O conversor é de baixa potência, dura 5 metros e é alimentado por 2 pilhas AA. Eu suspeito,que foi sua baixa potência e baixa potência das próprias baterias que as protegeram do desgaste. Talvez alguém saiba o motivo da operação não confiável de outros conversores. Seria muito interessante saber.

Mas no deserto, sem acesso à Internet e poucas horas antes do lançamento oficial do Burning Man, não tínhamos mais tempo para resolver o problema e acabei de soldar 5 desses conversores em nossos threads e esquecemos esse pesadelo. A propósito, soldar no calor com vento constante é um entretenimento separado. Além disso, você não pode deixar cair gotas de solda e cortes de arame no chão; portanto, é necessário soldar cuidadosamente, acima da caixa. Felizmente, alguém comprou um ferro de solda com um regulador de temperatura, que pode manter a temperatura da ponta, independentemente da intensidade do resfriamento - soprando com o vento. E o fato de que a poeira voa também não foi um problema - basta usar óculos de esqui que protegem seus olhos perfeitamente. O pó, como se viu, não afeta a qualidade da própria solda.

Com exceção do zoológico de baterias, a parte rotativa é projetada de forma semelhante à parte fixa e usa um circuito semelhante para conectar o controlador do atuador.

Olhando para trás, podemos dizer que algumas das soluções técnicas foram bem-sucedidas (usando atuadores), outras não (um motor de passo para girar a parte central) e algumas foram um verdadeiro pesadelo para um engenheiro (falta de feedback sobre as asas dobráveis). Mesmo agora, olhando o vídeo de nossa arte, tenho medo de que o comando de dobramento não funcione (WiFi da mesma forma), ou a bateria se sente ou algo assim, e as pétalas externas começarão a fechar e quebrar toda a estrutura (o atuador dá exatamente 600 kg de força, o suficiente).

Depois de configurar o software, coletamos tudo, carregamos em carros e dirigimos para o deserto. Vai!

Linha de entrada

Playa Construction

Novamente Sergey no ar de

Playa é uma plataforma redonda no meio de Black Rock City, projetada para instalar os principais objetos de arte. Em seu centro, The Man está instalado, ao norte do Templo: esses são os dois principais objetos de arte construídos pelos organizadores.

Chegamos quatro dias antes da abertura oficial, e três deles foram gastos na montagem do nosso casulo.

Recebemos um argumento dos organizadores, das coordenadas em que nosso casulo deveria ser instalado. A construção começa! Por três dias, coletamos nosso casulo. Especialmente foi gasto muito tempo na instalação de painéis decorativos e na colagem de faixas de LED nas pétalas.

História engraçada sobre fakap encantador

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Próximo - algumas fotos do canteiro de obras.

Os painéis decorativos são organizados em ordem.

Instalação de painéis decorativos.

Ao redor do quadro, há bandeiras rosa - marcando âncoras. Estamos aguardando uma máquina para torcer as âncoras.

No deserto, até a sombra deve ser levada com você.

Colocando as pétalas.

O Mayan Warrior está chegando até nós, trazendo-nos

música.Graças ao fato de termos feito todos os subsistemas de instalação um após o outro e os enviado aos Estados Unidos com vários pacotes, vimos nossa ideia totalmente montada em Playa.

Sensação incrível!

Como resultado dos esforços de cada membro de nossa maravilhosa equipe, pudemos construir nosso casulo várias horas antes do início oficial do evento. Estamos bem!

E então - houve uma semana de shows e comunicação com o público.

Surpreendentemente, apesar das condições adversas, nossa instalação funcionou por uma semana como um relógio, sem falhas ou problemas especiais.

No final do evento, desmontamos nossa instalação. Peças de madeira potente foram queimadas e painéis decorativos entregamos parcialmente na playa como lembrança e levados parcialmente ao Dnieper.

Isso conclui minha história e sugere assistir a um vídeo do processo de montagem.

Obrigado pela atenção.

Criando um objeto de arte para Burning Man