Baller i lufta med lysende triks

Kan lære sjonglører nye mønstre – og ingeniørstudenter å ta utfordringer på strak arm.

17.6 2017 04:00

Lysende baller virvler gjennom det halvmørke rommet. En mann tar imot og kaster dem opp igjen. 

Ballene skifter farge, først ut fra hvilket mønster de kastes i, så ut fra hvor høyt de er. De lager en regnbue over de raske hendene. Men mannen er ikke sirkusartist. 

Jan Dyre Bjerknes arbeider fire dager i uka som ingeniør i Kongsberg Defence&Aerospace – med prosjektiler som flyr adskillig høyere enn disse selvlysende sjonglørballene.

Nye triks

Men den femte ukedagen har han helt andre oppgaver. Her på Høgskolen i Sørøst-Norge i Kongsberg gir han ingeniørstudenter faglige raketter i baken. De får sjansen til å tenne på uvanlige utfordringer.

For eksempel: Hvordan se mønsteret til sjonglørballer? Hvordan hjelpe en sjonglør til å kaste ballene riktig? 

Det kan være lærerikt, både for den nysgjerrige tilskuer, for nybegynneren og den garvede artist som skal innarbeide nye triks – nye mønstre som aldri tidligere har vært prøvd i sjongleringens 4000 år lange historie.

Her viser Jan Dyre Bjerknes et vanlig sjongleringsmønster med tre baller i sakte film. Alle ballene lyser hvitt. Det betyr at sjongløren gjør øvelsen riktig. 

Light-Swappers

Fire ingeniørstudenter på elektrolinjen fikk oppgaven i fanget. Resultatet har blitt det gryende firmaet Stochastical Dynamics – og en drøm om det som kanskje kan bli et kommersielt produkt – kalt Light-Swappers. 

Håkon Landmark, Johannes Wågen, Johan Rønbeck og Jakob Pein hadde dårlig tid. På seks måneder skulle de lage prototypen av lysende baller som vet hvor de er og hva de gjør. 

Deler fra mobiltelefon

Johannes Wågen åpner en av Light-Swapper-ballene. Han skrur de to halvdelene av 3D-printet plast fra hverandre. Hva er inni?

Blant annet samme type elektronikk som skrittelleren i en mobiltelefon. Akselerometeret måler – som navnet sier – akselerasjon.

Når sjongløren kaster ballen opp i lufta, skyter den fart. Den akselererer brått. Det merker akselerometeret.

Så glir ballen i en bue gjennom lufta. Den faller fritt, vektløs gjennom rommet. Akselerometeret måler null, helt til ballen tas imot og kastes opp på nytt.

Johannes Wågen viser fram de viktigste delene inne i ballene.

Snakker sammen over radio

Men vent – akselerometeret merker bare hva denne ene ballen gjør. Hva gjør de andre ballene? 

Ballene må vite om hverandre. De snakker sammen over radio. De forteller hverandre om akselerasjon, om hvilke baner de har i rommet. 

Små radiosendere og mottakere gjør jobben. Det begynner å bli trangt der inne under plasten. Men enda mer må presses inn.

Gyroskop mot snurrefeil

Ballene skal ligge godt i hånden også. De må være gode å kaste. De må ha tyngdepunktet i midten. 

Den tyngste delen er batteriene. Derfor må akselerometeret flyttes litt ut til siden.

Hva da hvis ballen roterer? Akselerometeret snurrer også rundt, som i en sentrifuge. Den slynges ut. Det gir feil måling av akselerasjonen.

Ballen må vite om rotasjonen og trekke fra feilen i målingene. Et gyroskop gjør jobben. Men her må gjøres plass til enda mer. 

Ballene som tenker selv

Åtte LED-lys kan lage over 16 millioner forskjellige fargenyanser. Og enda er ikke ballen fullstappet. Den trenger enda mer for å virke.

Det er ikke nok at ballene snakker om målingene over radio med de andre ballene. De må også skjønne hva de snakker om – hva målingene betyr. 

Hvilket kastemønster har ballene? De må skjønne hva som skjer, mens det skjer.

Inn i ballene må en mikrokontroller – en bitte liten datamaskin. Studentene har laget dataprogrammet som gjør jobben.

– Alle utregninger gjøres inne i ballene. Vi trenger ikke å koble til PC-er eller andre støttesystemer utenfor. Det er vi alene om, forteller Johan Rønbeck.


Gruppen bak de selvlysende sjongleringsballene. Fra venstre: Prosjektleder Johan Rønbeck, teknisk leder og kretskortdesigner Johannes Wågen, testansvarlig m.m. Jakob Pein og dokumentasjonsansvarlig og signalbehandler Håkon Landmark. (Foto: Justyna Hapeta – Studio Malina)

Sjonglering og matte

Dataprogrammet bruker akselerometeret for å måle tida mellom hver gang en ball kastes opp i lufta – og hvor lenge den faller vektløs før den tas imot igjen.

Uten annet enn disse målingene kan dataprogrammet finne ut hvordan ballene beveger seg. Hvordan?

Til unnsetning kommer Claude Shannon, informasjonsteoriens far. Han sjonglerte selv, kunne holde fire baller i lufta og laget teorien for jonglering på 1980-tallet.

Han viste sammenhengen mellom antall baller, antall hender og tidsrommet som ballene var i lufta eller i hendene eller som hendene var ledige.

Ikke nettopp noe for folk flest – med matteangst?

Sjonglering, roboter og menneskekroppen

Jo, mener Jan Dyre Bjerknes. Han holder foredrag for folk flest også. De lysende ballene skal brukes til folkeopplysning. Teoriene bak kastemønstrene kan gi gode aha-opplevelser om matte.

– Jeg synes det er viktig å fortelle at matte handler om noe mye finere og mer nobelt enn pluss og minus, gange og dele. Det handler om sannhet og abstraksjon, forteller Bjerknes til forskning.no.

Abstraksjon lar deg se at det som tilsynelatende ikke har noe med hverandre å gjøre, henger sammen på et dypere plan.

For eksempel – bevegelsene til sjonglørballene og Claude Shannons teorier. De kan også brukes til å finne ut hvordan roboter kan få bedre kontroll over armer og bein – eller det samme for mennesket.

Jan Dyre Bjerknes sitt foredrag Hva er egentlig matematikk? Her forklarer han mer av teoriene som også ligger bak de lysende sjongleringsballene.

Sjonglering mot matteangst

Shannons teorier peker også mot ren matte – for eksempel tallteorier.

– Jeg finner det utrolig spennende og attraktivt, og den fascinasjonen liker jeg å dele, sier Bjerknes.

Han sjonglerer og forteller i forsamlingssaler for å vise hvordan matte kan være både spennende og gi dyp forståelse. 

Nå kan de selvlysende jonglørballene gjøre disse foredragene enda mer selvinnlysende.

– Gutta i Stochastical Dynamics har laget et sett med baller til meg, og jeg har fått et nytt verktøy for å dele idéer jeg synes fortjener oppmerksomhet, sier Bjerknes.

Sjokklæring

– Det har vært mange bekymringer underveis for fire stakkars elektroingeniører, sier Johan Rønbeck.

– Men vi klarte å løse det meste, understreker Jakob Pein.

Eksamensoppgaven deres bekrefter dette. Her er 413 sider med tung produktutvikling – sjokklæring på seks måneder.

Her er prosjekt- og økonomistyring, egen organisering og rollefordeling, risikoanalyse, justeringer underveis, alt slikt som ingeniøren møter ute i industrien.

Så har også studentene nylig vunnet årets pris for beste tekniske løsning på høyskolen.


Til venstre: Videoanalyse med den profesjonelle sjongløren Brian Opedal ligger bak dataprogrammet i de selvlysende ballene. Til høyre: Hektisk sluttspurt før eksamen våren 2017 oppsummert på tavla. (Figur: Hentet fra bacheloroppgaven til studentgruppa Stochastical Dynamics, Høgskolen i Sørøst-Norge.)

Sjonglerte i pausene

Der det buttet med egen fagkunnskap, hentet de inn hjelp utenfra. 3D-tegning og printing av ballen ble gjort i samarbeid med blant andre Bård Rønbeck, Teknologigarasjen i Kongsberg, Canon og Adlab ved NTNU.

Den profesjonelle sjongløren Brian Opedal stilte også opp for de fire studentene.

– Han kunne sjonglere jevnt over tid i de mønstrene vi ba om, sier Rønbeck. Slik kunne studentene analysere mønstrene blant annet med videoopptak.

Etter hvert som prosjektet ballet på seg, lærte de også noen sjongleringstriks selv.

– Det har vært en ypperlig pauseaktivitet, sier Rønbeck.

Lenker:

Nettsiden til Stochastical Dynamics 

Facebooksiden til Stochastical Dynamics

forskning.no ønsker en åpen og saklig debatt. Vi forbeholder oss retten til å fjerne innlegg. Du må bruke ditt fulle navn. Vis regler

Regler for leserkommentarer på forskning.no:

  1. Diskuter sak, ikke person. Det er ikke tillatt å trakassere navngitte personer eller andre debattanter.
  2. Rasistiske og andre diskriminerende innlegg vil bli fjernet.
  3. Vi anbefaler at du skriver kort.
  4. forskning.no har redaktøraransvar for alt som publiseres, men den enkelte kommentator er også personlig ansvarlig for innholdet i innlegget.
  5. Publisering av opphavsrettsbeskyttet materiale er ikke tillatt. Du kan sitere korte utdrag av andre tekster eller artikler, men husk kildehenvisning.
  6. Alle innlegg blir kontrollert etter at de er lagt inn.
  7. Du kan selv melde inn innlegg som du mener er upassende.
  8. Du må bruke fullt navn. Anonyme innlegg vil bli slettet.

Annonse

Hvor er du, ingeniør Knut Berg?

(Gjengitt med tillatelse fra Fonna Forlag)

Ingeniør Knut Berg var en norsk tegneseriefigur, på trykk i Nynorsk Vekeblad fra 1941, tegnet av Jostein Øvrelid og fortalt av Hallvard Sandnes.

Han oppdager et hemmelig samfunn av kvinner med en fredelig, avansert vitenskapelig og teknologisk sivilisasjon i en bortgjemt dal i Tibet.

Sammen med deres leder prinsesse Aima bruker han sin kløkt og sin oppfinnsomhet til å bekjempe den onde dr. Panga og skape en bedre verden, først på jorda og seinere i verdensrommet.

Knut Berg var en av flere ingeniørhelter i tegneserier og science-fictionlitteratur på 1940- og 50-tallet. I denne perioden ble både fryktelige våpen og livreddende teknologi skapt, teknologi som formet vår velstandsverden.

Vår tid har også visjonære teknologihelter. USA har sin Elon Musk, som vil kolonisere Mars og skape et grønt teknologiskifte på jorda.

Hvor er den norske Elon Musk? Hvor er den norske ingeniør Knut Berg? I denne serien leter vi etter ham og hans medhjelpere.

Vi snakker med kunnskapsministeren: Ingeniør Knut Berg, hvor er du?

Vi blir med Knut Jørgen Røed Ødegaard og Anne Mette Sannes på astroshowet Out of Space: Stjernefamilien

Vi snakker med Terje Wahl: Ingen store månedrømmer i Norsk Romsenter

Vi snakker med generalsekretær Steinar Sørlie og kommunikasjonsdirektør Jan Johnsrud i ingeniørenes fagorganisasjon NITO: Ingeniørenes hemmelige superhelter

Vi snakker med stortingsrepresentant og forsker i petrokjemi Kristin Vinje, som vil ha ingeniører og realister ut i politikken: – Våkn opp, ingeniører!

Vi snakker med ingeniørstudenter som får sosial trening: Slik lærer ingeniørene å være tøffe med hverandre