Telecomandă ASD severă: 7 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

În timpul primului master de inginerie electromecanică, studenții sunt provocați să creeze un robot pentru proiectul cursului Mecatronică de către profesorul Bram Vanderborght. Ca o echipă de trei fete, am decis să profităm de ocazie pentru a lucra cu adulți tineri cu autism sever. „Fă-ți alegerea” reprezintă un proiect în cooperare cu Parhélie Brussels, un institut privat pentru copii și adulți care sunt autisti, psihotici sau nevrotici severi. Scopul este de a crea un dispozitiv care să ofere tinerilor adulți cu ASD severă (tulburare de spectru autist) de la 12 la 18 ani posibilitatea de a comunica cu computerele. Deoarece tinerii adulți nu vorbesc, dispozitivul ar trebui să îi ajute să interacționeze și cu oamenii. De acum înainte, îngrijitorii nu vor trebui să aleagă în numele tinerilor adulți, însă tinerii adulți vor putea lua decizii în mod autonom. Scopul principal este ca aceștia să poată alege singuri o opțiune de cântec sau cină, afișată pe ecranele computerului.

Deoarece este interesant să oferiți opțiunea de reutilizare a proiectului în alte proiecte viitoare, va fi luată în considerare posibilitatea extinderii. Codificarea aplicației pentru computer va fi realizată în așa fel încât opțiunile de alegere să poată fi extinse după cum doriți.

Pentru proiectare, este important să se țină cont de faptul că copiii sunt ușor distrăși, nu au abilități motorii foarte bune și probabil vor încerca să distrugă dispozitivul. Este proiectată o cutie, unde toate componentele electronice pot fi stocate în interior. Pentru a proteja împotriva șocurilor, bateria este stocată într-o cutie separată, iar componentele electronice sunt lipite pe un PCB.

Pasul 1: primul design

Înainte de a vă gândi la componentele electronice ale proiectului, este bine să veniți cu un prim design al cutiei, deoarece electronica trebuie să se potrivească în interiorul cutiei, dar este posibil ca cutia să nu devină prea mare pentru a fi utilizată ca telecomandă, este o încercare și o eroare. proces pentru a găsi dimensiunile potrivite. Prin intermediul programului Autodesk Inventor Professional 2018, este concepută o primă idee. În acest fel, spațiul furnizat pentru toate componentele necesare poate fi luat în considerare la căutarea pe internet.

Caseta va acționa ca o telecomandă, cu 3 butoane, pentru a alege între opțiunile afișate pe ecranul computerului. Cele 2 butoane exterioare vor funcționa ca butoane de control pentru a comuta între adulții tineri cu autism sever, este foarte important să faceți cutia să nu fie prea complexă și distractivă și să păstrați întotdeauna aceeași convenție de culori. Prin intermediul unui accelerometru, RGB stânga Butonul LED va afișa întotdeauna o culoare albastră, iar cel drept va afișa întotdeauna o culoare roșie, indiferent de modul în care telecomanda este orientată. Culorile sunt vizibile tot timpul și vor dispărea câteva secunde când este apăsat un buton. Concomitent cu acțiunea butonului, piezobuzzerul va scoate un sunet și motoarele de vibrații vor lăsa cutia să vibreze în mâinile copilului. Pentru a lega acțiunea butoanelor cu aplicația pentru computer, semnalele sunt trimise către aplicație printr-o conexiune Wi-Fi.

Cutia finală are o formă simplă, dreptunghiulară, prevăzută cu 3 găuri pentru butoane (caseta de sus), 2 găuri (față și spate) pentru conectarea încărcătorului bateriei și Redbear Duo și 4 găuri foarte mici distribuite pe ambele părți pentru a garanta că sunetul piezobuzzerului este vizibil. Marginile cutiei sunt rotunjite pentru a împiedica adulții tineri să se rănească pe ei înșiși sau pe alții.

Pasul 2: Obțineți componentele

Vei avea nevoie:

- Imprimantă 3D (poate fi accesată în public FABlab Bruxelles) Am folosit imprimantele disponibile pentru studenții de inginerie electromecanică la VUB.

- Fier de lipit și lipit

- Colorfabb XT - material clar pentru imprimare 3D Disponibil la:

- Redbear DuoInformații: https://redbear.cc/duo Cumpărați de la: https://www.antratek.com/redbear-duo Preț: 30, 13 € Tensiunea de lucru a Redbear Duo este de 3, 3 V. Celelalte componente electrice au nevoie să fie aleși astfel încât să poată lucra la 3, 3 V.

- Buton arcade LED verde (opțional) Informații: https://www.adafruit.com/product/3487 Cumpărați de la: https://www.sossolutions.nl/ Preț: 4, 55 €

- 2 butoane LED RGB (rezistențe utilizate pentru conectarea la PCB) Cumpărați de la: https://www.aliexpress.com/item/ONPOW-22mm… Preț: 18 €

- Accelerometru ADXL345 Informații: https://www.sparkfun.com/products/9836 Cumpărați de la: https://www.antratek.nl/tri-axis-adxl345-breakout Preț: 21, 75 € Acesta este un accelerometru digital pe 3 axe care nu folosește multă putere. Vrem ca bateria să reziste cât mai mult posibil.

- Li-Ion Baterie 1200 mAh Informații: https://www.adafruit.com/product/258 Cumpărați de la: https://www.kiwi-electronics.nl/lithium-ion-polym… Preț: 11 €, 95A Li-ion a fost aleasă bateria, chiar dacă acesta nu este cel mai sigur tip de baterie, deoarece telecomanda trebuie încărcată prin micro-USB. În caz contrar, îngrijitorii trebuie întotdeauna să deschidă cutia pentru a înlocui bateriile.

- Încărcător de baterii Informații: https://www.adafruit.com/product/259 Cumpărați de la: https://www.kiwi-electronics.nl/usb-li-ion-lipoly… Preț: 14, 90 €

- Piezobuzzer Informații: https://www.adafruit.com/product/1739 Cumpărați de la: https://www.adafruit.com/product/1739 Preț: 1, 25 €

- 2 motoare de vibrații (conectate împreună cu un rezistor și tranzistor) Informații: https://www.adafruit.com/product/1201 Cumpărați de la: https://www.kiwi-electronics.nl/vibrating-mini-mo… Preț: 2, 50 €

- Placă cu circuite imprimate (PCB) pentru reglarea componentelor electrice

- Rezistoare 4 rezistențe de 150 Ohm (2 pentru fiecare buton arcade RGB) 2 rezistențe de 4,7 kOhm (pentru accelerometru) 3 rezistențe de 10 kOhm (1 pentru fiecare buton) 1 rezistor de 100 Ohm (pentru motoarele de vibrație) 1 tranzistor PN2222 (pentru motoarele cu vibrații)

- Șuruburi 2 șuruburi M2, 5x8 pentru placa componentelor 5 șuruburi M3x8 pentru partea inferioară a cutiei (4) și partea inferioară a cutiei bateriei (1) 4 șuruburi M2, 5x8 pentru partea inferioară a cutiilor de vibrații (2 pentru fiecare cutie)

Pentru partea de programare, Java în Eclipse a fost folosit pentru a programa aplicația. Redbear Duo a fost programat folosind Arduino IDE.

Pasul 3: Componente electronice de lipit pe PCB

Pentru a lipi toate componentele de pe o placă PCB, conexiunile cu Redbear Duo trebuie cunoscute. Aceste conexiuni pot fi vizualizate în prima imagine. Toate componentele utilizate în proiect sunt conectate la pinii de intrare / ieșire ai Redbear Duo. Pentru a conecta butoanele și motoarele de vibrații, sunt necesare rezistențe și tranzistoare. Aceste părți pot fi vizualizate în celelalte 3 imagini. Pentru a ști ce rezistențe și tranzistoare sunt utilizate și unde sunt plasate, o schemă și note suplimentare sunt furnizate în aceste imagini.

Notă laterală: Porturile date în imagini sunt cele utilizate în proiect. Este posibil să alegeți diferite porturi. Trebuie luate în considerare doar unele constrângeri: porturile SDA și SCL ale accelerometrului trebuie conectate respectiv la pinul D0 și pinul D1 al Redbear Duo. Buzzer-ul și motoarele de vibrații trebuie conectate la un pin PWM.

Ghidul de conectare pentru accelerometru poate fi găsit pe site-ul web al Sparkfun. Comunicarea utilizată este I2C.

Pasul 4: Telecomanda 3D Print

Odată ce designul este îmbunătățit, cutia poate fi imprimată 3D. Pentru produsul final, trebuie să fie tipărite 5 părți diferite: - partea inferioară a cutiei - forma cutiei - placa de fixare a cutiei bateriei - plăcile de fixare ale cutiilor de vibrații (2)

Prototipul a fost proiectat cu ajutorul unei imprimante 3D Ultimaker 2. Materialul utilizat pentru toate componentele este ColorFabb XT.

Pasul 5: Programați Redbear Duo

În timp ce designul cutiei este îmbunătățit și imprimat, microcontrolerul poate fi programat.

Majoritatea pinilor de intrare / ieșire utilizați pentru a conecta componentele la Redbear Duo sunt deja explicate la pasul 3. Restul pot fi găsite în cod.

După cum sa menționat anterior, culorile butoanelor exterioare trebuie adaptate în funcție de orientarea casetei. Acesta este motivul pentru care se folosește un accelerometru. În cod, culoarea se schimbă atunci când coordonata x a accelerometrului este mai mare de 50. Aceasta depinde de modul în care accelerometrul este plasat în cutie. Asigurați-vă că verificați valoarea coordonatei x în dispozitiv și adaptați codul dacă este necesar. Biblioteca necesară pentru a citi valorile accelerometrului poate fi găsită pe site-ul web al Sparkfun menționat la pasul 3.

Pentru a economisi bateria atunci când dispozitivul nu este utilizat, Wi-Fi și LED-urile pot fi stinse. Când cutia este plasată pe partea dreaptă și ambele butoane exterioare sunt apăsate, cutia se oprește. Pentru a trezi caseta, butoanele exterioare trebuie apăsate (orientarea nu contează pentru această acțiune). Pentru acest pas, cel mai bine este să verificați valoarea coordonatei y atunci când caseta este plasată pe partea dreaptă și să se adapteze dacă este necesar.

Pasul 6: Creați aplicația

Pentru a face telecomanda ușor de utilizat, a fost creată o aplicație în Java. Aplicația poate comunica cu telecomanda printr-o conexiune WiFi. Folosind informațiile primite de pe telecomandă, aplicația va derula prin opțiuni și în acest fel selectează imagini sau redă melodii. Deoarece programul trebuie să fie extensibil, se pot adăuga nume și categorii.

În primul panou, trebuie ales numele tânărului adult care va folosi telecomanda. Utilizând câmpul text și butoanele din partea de jos a panoului, numele pot fi adăugate sau șterse.

După alegerea numelui tânărului adult, trebuie aleasă categoria. Dacă este aleasă categoria „Muzică”, o melodie va fi redată la confirmarea alegerii.

Ultimul ecran este singurul ecran care va fi văzut de tânărul adult și acesta este, de asemenea, singurul panou care poate fi controlat de telecomandă. Puteți derula prin imagini mergând la stânga sau la dreapta. Dacă o alegere este confirmată prin apăsarea butonului din mijloc de pe telecomandă, în jurul imaginii apare un cadru verde. În acest moment, nu este posibil să derulați la diferite opțiuni. Apăsând din nou butonul de confirmare, o alegere este deselectată.

Ferestrele „Adăugare fișier” și „Ștergere fișier” pot fi folosite pentru a adăuga și șterge imagini. Când adăugați fișiere în categoria Muzică, trebuie parcurși doi pași. În prima fereastră pop-up, poate fi aleasă imaginea care trebuie afișată pe ecran. În a doua fereastră pop-up, melodia legată de această imagine trebuie aleasă. Melodia aleasă trebuie să fie în format mp3.

Pentru a șterge un fișier, numele imaginii trebuie selectat în listă, care apare când apăsați butonul „Ștergeți fișierul”.

Pasul 7: Asamblați cutia

Ca ultim pas, cutia trebuie asamblată. - Pentru a conferi o rezistență suplimentară cutiei, spuma este utilizată la interior între butoane. Rețineți că și firele butoanelor au nevoie de spațiu! - Bateria este introdusă în cutia bateriei și fixarea bateriei este înșurubată. - Motoarele de vibrații sunt echipate cu un strat subțire de adeziv, care poate fi folosit pentru a le fixa în interiorul cutiilor de motoare de vibrații. Deoarece cutiile sunt mici, o riglă sau un obiect mic poate fi folosit pentru a apăsa motoarele puțin mai bine pe laturile cutiei. Când motoarele sunt fixate, cutiile pot fi închise și prin intermediul unor fixări și șuruburi. - Cablurile de la butoane și motoarele de vibrații sunt conectate la PCB. - PCB-ul poate fi conectat la stâlpii laterali imprimați 3D prin intermediul șuruburilor. Asamblarea PCB-ului trebuie efectuată în așa fel încât Redbear Duo și încărcătorul de baterii să fie corect localizate în cutie (lângă găuri).- În cele din urmă, partea inferioară a cutiei este asamblată la stâlpii din colțuri mijloace de șuruburi.

Felicitări! Când ați ajuns la sfârșitul acestui pas, ați reușit să refaceți telecomanda pentru adulții tineri cu autism sever. În această etapă a proiectului, este recomandat să testați dacă totul funcționează așa cum doriți. Noroc și distracție!