Ghid de mers pe jos pentru a spori mobilitatea persoanelor cu deficiențe de vedere: 6 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Scopul instructivului este de a dezvolta un ghid de mers pe jos care să poată fi utilizat de persoanele cu dizabilități, în special de cei cu deficiențe de vedere. Instrucțiunile intenționează să investigheze modul în care ghidul de mers poate fi utilizat în mod eficient, astfel încât să poată fi formulate cerințele de proiectare pentru dezvoltarea acestui ghid de mers. Pentru a îndeplini obiectivul, acest instructable are următoarele obiective specifice.

• Pentru a proiecta și implementa prototipul de ochelari pentru a ghida persoanele cu deficiențe de vedere
• Elaborarea unui ghid de mers pe jos pentru a reduce coliziunea cu obstrucții pentru persoanele cu deficiențe de vedere
• Dezvoltarea unei metode de detectare a gropilor pe suprafața drumului

Trei bucăți de senzori de măsurare a distanței (senzor cu ultrasunete) sunt utilizate în ghidul de mers pentru a detecta obstacolul în fiecare direcție, inclusiv în față, la stânga și la dreapta. În plus, sistemul detectează gropile de pe suprafața drumului folosind senzori și rețea neuronală convoluțională (CNN). Costul total al prototipului nostru dezvoltat este de aproximativ 140 USD, iar greutatea este de aproximativ 360 g, inclusiv toate componentele electronice. Componentele utilizate pentru prototip sunt componente imprimate 3D, raspberry pi, camera raspberry pi, senzor cu ultrasunete etc.

Pasul 1: Materiale necesare

• Piese imprimate 3D

  1. 1 x tâmplă stângă imprimată 3D
  2. 1 x tâmplă dreaptă imprimată 3D
  3. 1 x cadru principal imprimat 3D

• Componente electronice și mecanice

  1. 04 x Senzor cu ultrasunete (HC-SR04)
  2. Raspberry Pi B + (https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-3-model-b-plus/)
  3. Camera Raspberry pi (https://www.raspberrypi.org/products/camera-module-v2/)Baterie litiu
  4. Fire
  5. Căști

• Instrumente

  1. Lipici fierbinte
  2. Curea de cauciuc (https://www.amazon.com/Belts-Rubber-Power-Transmis…

Pasul 2: Părți imprimate 3D

Prototipul de ochelari este modelat în SolidWorks (model 3D) luând în considerare dimensiunea fiecărei componente electronice. În modelare, senzorul cu ultrasunete din față este poziționat în ochelar pentru a detecta numai obstacolele din față, senzorii cu ultrasunete din stânga și din dreapta sunt stabiliți la 45 de grade față de punctul central al ochelarilor pentru a detecta obstacolele din umărul și brațul utilizatorului; un alt senzor cu ultrasunete este poziționat spre sol pentru a detecta gropile. Camera Rpi este poziționată în punctul central al spectacolului. În plus, tâmpla dreaptă și stânga a spectacolului este concepută pentru a poziționa zmeura pi și, respectiv, bateria. SolidWorks și piesele imprimate 3D sunt afișate din diferite vizualizări.

Am folosit o imprimantă 3D pentru a dezvolta modelul 3D al spectacolului. Imprimanta 3D poate dezvolta un prototip până la o dimensiune maximă de 34,2 x 50,5 x 68,8 (L x L x Î) cm. În afară de aceasta, materialul care este folosit pentru a dezvolta modelul ochelarilor este filamentul de acid polilactic (PLA) și este ușor de obținut și cu un cost redus. Toate părțile spectacolului sunt produse în casă și procesul de asamblare poate fi realizat cu ușurință. Pentru a dezvolta modelul spectacolului, este necesară o cantitate de PLA cu material de susținere de aproximativ 254gm.

Pasul 3: Asamblarea componentelor

Toate componentele sunt asamblate.

1. Introduceți zmeura pi în tâmpla dreaptă imprimată 3D
2. Introduceți bateria în tâmpla stângă imprimată 3D
3. Introduceți camera în fața cadrului principal unde este creată gaura pentru cameră
4. Introduceți senzorul cu ultrasunete în orificiul specificat

Pasul 4: Conexiuni hardware

Conexiunea fiecărei componente este mapată cu raspberry pi și se arată că declanșatorul și pinul de ecou al senzorului frontal sunt conectate cu pinul GPIO8 și GPIO7 al raspberry pi. GPIO14 și GPIO15 conectează declanșatorul și ecoul senzorului de detectare a gropilor. Bateria și căștile sunt conectate la puterea micro USB și la portul jack audio al raspberry pi.

Pasul 5: Prototipul utilizatorului

Un copil orb poartă prototipul și se simte fericit să meargă în mediul înconjurător fără nici o coliziune cu obstacolele. Sistemul general oferă o experiență bună în timpul testării cu deficiențe de vedere.

Pasul 6: Concluzie și plan de viitor

Scopul principal al acestui instructable este de a dezvolta un ghid de mers pe jos pentru a ajuta persoanele cu deficiențe de vedere să navigheze independent în medii. Sistemul de detectare a obstacolelor își propune să indice prezența obstacolelor în jurul împrejurimilor în direcțiile din față, stânga și dreapta. Sistemul de detectare a gropilor detectează gropile de pe suprafața drumului. Senzorul cu ultrasunete și camera Rpi sunt utilizate pentru a surprinde mediul real al ghidului de mers pe jos dezvoltat. Distanța dintre obstacol și utilizator este calculată prin analiza datelor de la senzorii cu ultrasunete. Imaginile gropii sunt antrenate inițial folosind o rețea neuronală convoluțională, iar gropile sunt detectate prin captarea unei singure imagini de fiecare dată. Apoi, prototipul ghidului de mers pe jos este dezvoltat cu succes, cu o greutate de aproximativ 360 g, inclusiv toate componentele electronice. Notificarea către utilizatori este asigurată cu prezența unor obstacole și gropi prin semnale audio prin căști.

Pe baza lucrărilor teoretice și experimentale efectuate în timpul acestui instructable, se recomandă efectuarea unor cercetări suplimentare pentru a îmbunătăți eficiența ghidului de mers pe jos, abordând următoarele puncte.

• Ghidul de mers dezvoltat a devenit ușor voluminos datorită utilizării mai multor componente electronice. De exemplu, se folosește zmeura pi, dar toate funcționalitățile zmeurii pi nu sunt folosite aici. Prin urmare, dezvoltarea unui circuit integrat specific aplicației (ASIC) cu funcționalitățile ghidului de mers dezvoltat poate reduce dimensiunea, greutatea și costul prototipului
• În mediul real, unele obstacole critice cu care se confruntă persoanele cu deficiențe de vedere sunt cocoașele de pe suprafața drumului, situația scării, netezimea suprafeței drumului, apa pe suprafața drumului etc. Cu toate acestea, ghidul de mers dezvoltat detectează doar gropile de pe drum suprafaţă. Astfel, îmbunătățirea ghidului de mers pe jos, luând în considerare alte obstacole critice, poate contribui la cercetarea ulterioară pentru a ajuta persoanele cu deficiențe de vedere
• Sistemul poate detecta prezența obstacolelor, dar nu poate clasifica obstacolele, care sunt esențiale pentru persoanele cu deficiențe de vedere în navigație. Segmentarea semantică a pixelilor în funcție de pixel poate contribui la clasificarea obstacolelor din jurul mediului.