De indrukwekkende muziek van acht cellisten vult de ruimte...
Plotseling zijn er ook lichteffecten terwijl acht armen langzaam achter de cellisten verrijzen en zich als een cocon rond de musici sluiten. Dit bijzondere ontwerp – genaamde COCON – is gemaakt door kunstenaar Nick Verstand en gerealiseerd in samenwerking met collega-kunstenaars Daniël de Bruin (mechanica) en Wes Broersen (software).
Festo vertaalde de wensen naar elektrische aandrijf- en motiontechniek waar iedere beweging iedere 4 ms wordt afgestemd op het hier en nu.
De mooiste ontwerpen komen vaak voort uit een creatief, kunstzinnig brein. De vertaling naar de praktijk is meestal weerbarstiger en vraagt om de juiste definities en vraagstellingen om de gewenste oplossing in al zijn aspecten te kunnen realiseren. COCON is een prachtig voorbeeld van een project waarin dit méér dan gelukt is. Waarin ieder teamlid zijn eigen specialisme heeft maar ook affiniteit met aangrenzende specialismen van anderen. Noodzakelijk om elkaar te ‘verstaan’ en verder te komen.
De uitdaging
Project COCON startte met het verzoek van een achttal cellisten aan kunstenaar Nick Verstand om hun podium spannender en dynamischer te maken. Zodanig dat zij een voorstelling waarin geluid en eventueel 2D beelden centraal staan, konden combineren met 3D bewegingen. Een opdracht die hem op het lijf is geschreven en past in zijn portfolio van bijzondere en aansprekende ruimtelijke audiovisuele composities. Nick: 'Mijn ontwerpen zijn veelal autonome installaties waarmee ik tijdens liveoptredens de grens tussen het materiële en het immateriële onderzoek. Interactie met de omgeving op basis van het ‘nu’ is een uitdaging die ik graag wil invullen.'
Voor het ensemble van acht cellisten, die doorgaans in een halve cirkel op het podium zitten, ontwierp hij een opstelling waarbij achter iedere cellist een 3,5 meter lange arm – een ‘sentinal’ – meebeweegt met de muziek. De armen kunnen als tentakels over de cellisten heen buigen waardoor een soort cocon ontstaat waaronder de musici worden verborgen en beschermd. Daarnaast kunnen de armen om hun as draaien en beschikken zij over een draaiende kop die mogelijkheden biedt voor het creëren van licht- en rookeffecten.
Nick: 'Bij dit ontwerp bestonden grofweg twee uitdagingen. Enerzijds het mechanische en aandrijftechnische ontwerp wat nodig is om de armen alle gewenste bewegingen te laten maken. De tweede uitdaging lag in de aansturing van het geheel. Zo was ik niet op zoek naar een voorgeprogrammeerde beweging van de armen, maar naar bewegingen die worden bepaald door de muziek en omgeving. Het hier en nu dus. Dit betekent dat de bewegingen letterlijk iedere seconde moeten kunnen veranderen maar altijd op een natuurlijke, vloeiende manier. Niet schokkend als een slecht afgestelde, te traag reagerende machine. In dat kader waren we dan ook op zoek naar een uiterst nauwkeurige aansturing met een hoge resolutie.'
Mechanica en aandrijving
Nick werkt voor veel van zijn projecten samen met Daniël de Bruin. Deze hybride kunstenaar en ontwerper heeft al veel bijzondere mechanische constructies op zijn naam staan die door tienduizenden mensen op social media worden bekeken. Gedreven door zijn eigen ideeën en overpeinzingen ontstaan persoonlijke ontwerpen en ontwerpen in opdracht voor de entertainment- en theaterwereld. 'In Daniël heb ik iemand gevonden die mijn artistieke insteek als geen ander begrijpt maar ook in staat is deze te vertalen naar werkende techniek', legt Nick uit.
Voor COCON was een solide plan nodig. Daniël: 'Bij eerdere projecten liepen we vaker tegen de beperking van de gebruikte motoren aan. Onvoldoende kracht, snelheid, koppel, nauwkeurigheid, dynamiek, flexibiliteit... Dat moest in COCON anders. In het eindresultaat moesten de armen naadloos kunnen samenwerken en maximaal nauwkeurig én betrouwbaar zijn. Zeker ook omdat acht mensen onder de constructie op een cello spelen. De hoge nauwkeurigheid is nodig omdat je de bewegingen van acht elementen wilt synchroniseren maar ook omdat de lichteffecten dit vereisen. Deze worden namelijk gerealiseerd door laserbronnen die een aantal meter buiten het podium staan. De laserstralen die zij uitzenden worden opgevangen en teruggekaatst door kleine spiegeltjes in de kop van de arm. Een kleine afwijking in de stand van een spiegeltje door een onnauwkeurige draaiing van de kop zal op deze grote afstand leiden tot het missen van de laserstraal en hiermee het beoogde lichteffect.'
Contact Festo
Omdat er nog niet eerder ervaring was opgedaan met industriële componenten werd er contact gelegd met Festo. Daniël: 'In de eerdere contacten met Festo was me al opgevallen hoe open dit bedrijf is wanneer het om afwijkende vragen gaat. Ik werk nu eenmaal niet voor de industrie maar voor de entertainment wereld waar de eisen liggen op het vlak van dynamiek, esthetiek, verrassingseffecten enzovoorts. Het is knap wanneer je daar als toeleverancier van technische componenten en knowhow doorheen kunt kijken en in staat bent de juiste vertaalslag te maken.'
De klik die tussen beide partijen bestond, bleek de basis voor succes. Festo dook in alle technische vraagtukken die samenhingen met het ontwerp. Welke motoren zijn sterk genoeg om voldoende koppel te leveren om de lange armen te laten buigen? Maar ook: welke motoren zijn snel en nauwkeurig genoeg voor het draaien van de kop aan het eind van de armen? En bovenal: welke besturing is snel en dynamisch genoeg om snel genoeg te kunnen reageren op de omgeving en de muziek?
Aansturing
Dit laatste deel van het ontwerp is ingevuld door een samenwerking tussen Festo en Wes Broersen. Net als Nick en Daniël werkt Wes vanuit zijn eigen bedrijf als creatief technoloog die zich gespecialiseerd heeft in Sonic Interaction Design. Dit betekent dat hij zich richt op het ontwerpen van ruimte door middel van licht en geluid met behulp van technologie. Goed passend bij de ontwerpen van Nick. 'Voor deze ontwerpen maak ik gebruik van Touch Designer. Dit softwarepakket is specifiek bedoeld voor de entertainment wereld waar esthetiek en special effects centraal staan. Het ontwerp voor COCON beoogde een dynamische aansturing. Zoals eerder gezegd: geen voorgeprogrammeerde beweging of een beweging van A naar B, maar bewegingen die worden ingegeven door specifieke cues in de muziek of eenvoudig realtime en handmatig via een joystick.'
Op basis van de animatie die Wes maakte in Touch Designer, selecteerde Festo de juiste controller die voldeed aan de eisen met betrekking tot de dynamiek én de (herhaal)nauwkeurigheid.
Eindresultaat
In het eindresultaat staan er acht armen met een lengte van 3,5 meter achter acht cellisten. Ieder arm heeft drie knikpunten om een buiging voorover te kunnen maken. Daarnaast kunnen zij maximaal 80° om hun as draaien. In de top zijn ze naar wens voorzien van een twee-assige draaiende kop waarin de spiegels en de uitlaat van de rookmachine zijn ondergebracht. Nick: 'In totaal zijn er voor de acht armen 32 motoren gebruikt die we kunnen aansturen met een nauwkeurigheid van 0,01 mm op de actuator. Dit in combinatie met de besturing van Festo werd het inderdaad mogelijk de armen soepel en natuurlijk te laten te bewegen op basis van het hier en nu; een unicum voor ons en dit indrukwekkende eindresultaat.' Wes vult aan: 'Bijzonder was dat Festo in staat is gebleken de animaties uit mijn software te vertalen naar input die een industriële besturing kan verwerken en gebruiken voor het aansturen van de aandrijvingen. Dat leek me nogal een uitdaging, maar het is toch gelukt en mét de nauwkeurigheid en resolutie die nodig was.' Daniël besluit: 'Het is wat ons betreft een zeer bevredigend eindresultaat van toch wel een van de grotere opdrachten die we gezamenlijk hebben gerealiseerd. De samenwerking met Festo smaakt wat dat betreft ook naar meer.'
Voor de jonge kunstenaars vormt COCON zeker geen eindstation maar een bron van inspiratie voor nieuwe ideeën. Zeker nu ze weten wat er mogelijk is met de beschikbare technieken bij Festo. 'Geef ons een zekerheid waardoor wij complexer kunnen bouwen.'
De techniek achter COCON
Het gelijktijdig aansturen van de acht armen en deze gesynchroniseerd te laten bewegen in 3D was ook voor de engineers van Festo een uitdaging.
De oplossing voor het buigen van de armen is gevonden in de toepassing van vier elektrische spindels voorzien van een 48 V servomotor per arm. Terwijl de motoren sterk genoeg waren voor het genereren van de benodigde koppels, levert het servoprincipe met terugkoppeling de gewenste (herhalings)nauwkeurigheid. In de kop zijn aan de zijkant zijn twee spindelactuatoren toegepast waarmee de gewenste draaiing is te realiseren.
De intelligentie waarmee de armen de muziek of joystick kunnen volgen, is ondergebracht in de overkoepelende motion besturing CPX-E. Deze ontvangt de signalen vanuit de animatiesoftware en vertaalt deze naar het bewegingspad. De punten worden iedere 4 ms opnieuw bepaald. De rekenkracht wordt gebruikt om voortdurend te interpoleren en pieken en dalen af te vlakken om zo altijd vloeiend naar een volgend punt te bewegen. Of de arm daar nu daadwerkelijk aankomt of halverwege van koers verandert. De PLC en softmotion controller zijn naar wens volledig te programmeren zodat de armen ook zelfstandig kunnen functioneren. Dit is bijvoorbeeld te gebruiken voor een uitvoering die vaker op dezelfde manier op het podium wordt gebracht.
