Mănușa haptică pentru nevăzători: 7 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Mănușa Haptic este un dispozitiv pentru nevăzători și / sau cu deficiențe de vedere care oferă utilizatorului informații despre obstacolele din împrejurimile lor imediate. Mănușa folosește doi senzori cu ultrasunete care raportează distanța și orientarea obiectelor. În funcție de ceea ce detectează acești senzori, motoarele de vibrație plasate pe mănușă vibrează în modele unice pentru a transmite utilizatorului aceste informații.

Pasul 1: Lista consumabilelor

Electronic:

- # 1201: Mini disc motor cu vibrație - ERM (x4) [1,95 USD pe.]

- # 2305: Adafruit DRV2605L Haptic Motor Controller (x4) [7,95 USD pe.]

- # 659: FLORA - Platforma electronică portabilă - Compatibil cu Arduino [14,95 USD]

- Senzori de distanță cu ultrasunete HC-SR04 (x2) [2,99 USD pe.]

- # 2717: TCA9548A I2C Multiplexer [6,95 USD]

- # 3287: 3 suport baterie AA cu conector JST [2,95 USD]

- # 1608: Adafruit Perma-Proto Carton de dimensiuni PCB - Single [2,95 USD]

- Cablu panglică

- Rezistențe de 200 și 220 ohmi

Fabricare:

- Benzi cu velcro [2,98 USD]

- # 615: Set de ace - dimensiuni 3/9 - 20 ace [1,95 USD]

- Neopren sau orice altă țesătură durabilă

Cost total: 78,31 USD

Majoritatea componentelor au fost achiziționate de pe Adafruit.com

Pasul 2: Breadboarding

Primul pas este să conectați toate componentele dvs. utilizând o panou de control, astfel încât să vă puteți asigura că toate funcționează corect înainte de a le fixa pe produsul final. Următoarea schemă de circuit și imagine vă vor oferi o idee despre locul în care trebuie conectat totul. Iată o defalcare a ceea ce face fiecare componentă:

Arduino Uno / FLORA

Acesta este microcontrolerul, care este partea programabilă. De asemenea, furnizează energie tuturor componentelor de la baterie. Am conectat inițial totul la un Arduino Uno, deoarece are o sursă de alimentare de 5v, dar apoi l-am înlocuit cu un FLORA și 3 baterii AA (4,5v).

Controler de motor haptic

Aceste controlere se conectează direct la fiecare motor de vibrații și vă permit să programați fiecare motor de vibrație independent unul de celălalt, având în același timp avantajul de a include o bibliotecă prestabilită de efecte de vibrații. Acestea nu sunt esențiale pentru funcția mănușii, dar facilitează programarea, deoarece nu este nevoie să vă programați propriile modele de vibrații de la zero.

Muliplexer

Acest lucru acționează pur și simplu ca un fel de expansor, deoarece nu există suficienți pini SCL / SDA pe FLORA pentru a găzdui toate controlerele motorului haptic. De asemenea, vă permite să comunicați cu fiecare controler de motor haptic independent, atribuind fiecărei adrese unice.

Motoare cu vibrații

Acestea sunt cele care oferă utilizatorului feedback-ul haptic. Ele vibrează în anumite tipare în funcție de modul în care le programați. Mai multe despre cum funcționează aici.

Senzori cu ultrasunete

Acești senzori măsoară distanța obiectelor din fața lor. Acestea fac acest lucru trimițând un semnal „de declanșare”, care ricoșează de pe orice obiect din apropiere și se întoarce ca un semnal de „ecou”. Programul este apoi capabil să interpreteze timpul de întârziere și să calculeze distanța aproximativă. Asigurați-vă că le etichetați „stânga” și „dreapta”, astfel încât să nu vă confundați mai târziu. Mai multe despre cum funcționează aici.

Pasul 3: Codificare

Acum că totul este conectat, puteți descărca codul în FLORA și îl puteți testa. Descărcați fișierul de mai jos și bibliotecile necesare (legate mai jos). Acest exemplu de cod are funcțiile enumerate în tabelul de mai sus.

Pentru a testa codul, așezați un obiect plat mare, la mai puțin de 6 inci distanță de senzorul cu ultrasunete din dreapta. RBG-ul de la bord ar trebui să clipească rapid în albastru. Pe măsură ce îndepărtați obiectul mai departe, clipirea ar trebui să devină mai puțin rapidă. În același timp, unul dintre motoarele de vibrație (care va fi plasat ulterior pe degetul mare) va vibra rapid atunci când obiectul este la mai puțin de 6 inci distanță și va începe să vibreze cu mai puțină putere cu cât îndepărtați obiectul. Același model ar trebui să fie valabil pentru senzorul ultrasonic din stânga, numai cu o lumină portocalie în loc de albastră

Am adăugat o caracteristică suplimentară, care este că RBG ar trebui să clipească în roz, iar senzorii de vibrații ai degetului mijlociu și ai palmei ar trebui să vibreze atunci când ambii senzori detectează un obiect aflat la mai puțin de 6 inci distanță. Cu toate acestea, această caracteristică nu este foarte fiabilă. Am păstrat motoarele cu vibrații ale degetului mijlociu și ale palmei în designul final, în cazul în care oamenii vor să vină cu o funcție mai creativă pentru ei.

* NU * conectați placa FLORA la computer prin USB în timp ce bateria externă este încă conectată! Mai întâi deconectați-l de la bateria externă.

* ÎNAINTE * descărcarea exemplului de cod furnizat aici, va trebui să descărcați următoarele biblioteci / drivere:

learn.adafruit.com/adafruit-arduino-ide-se…

github.com/adafruit/Adafruit_DRV2605_Libra…

github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

Dacă codul nu pare să funcționeze sau senzorii / motoarele dvs. nu răspund:

- Asigurați-vă că ați selectat portul COM corect în programul Arduino.

- Asigurați-vă că motoarele dvs. de vibrații sunt complet conectate la panourile de control / controlerele motorului haptic. Firele care le conectează sunt foarte subțiri și se pot slăbi cu ușurință.

- Verificați de două ori dacă nu ați amestecat firele SCL / SDA (multiplexor) sau firele ECHO și TRIG (senzor cu ultrasunete). Nu va funcționa dacă acestea sunt comutate.

- Dacă totul funcționează normal atunci când este conectat prin USB, dar glitch atunci când este conectat la bateriile externe, este probabil timpul să le înlocuiți cu baterii noi.

Pasul 4: Conexiuni de date de lipit

Acum, după confirmarea codului, funcționează, puteți începe asamblarea produsului final. Am început prin a desena mai întâi toate conexiunile pe conturul unei mâini, pentru a vizualiza toate conexiunile finale. M-am concentrat mai întâi pe toate conexiunile de date și apoi am conectat la sfârșit liniile de alimentare și de masă. De asemenea, în această etapă am uitat să lipesc rezistențele la pinii ECHO și GND ai senzorilor cu ultrasunete (oops), astfel încât să nu fie în imagine. Am ajuns să le adaug când am conectat senzorii cu ultrasunete la „butucul” de putere din centrul mănușii.

Am început prin lipirea tuturor conexiunilor la FLORA și am urcat prin multiplexor, controlerele motorului haptic și motoarele de vibrații. Mi-am întărit conexiunile cu adeziv fierbinte, tuburi termocontractabile și bandă electrică.

În toate imaginile culoarea firului corespunde următoarelor conexiuni:

ROȘU: putere

NEGRU: măcinat

GALBEN: scl

ALB: sda

VERZ: motor (-)

GRI: motor (+)

MARO: ecou senzor ultrasonic

ORANGE: senzor cu ultrasunete trig

Pasul 5: Fabricarea mănușii

Mănușa este alcătuită din următoarele componente:

- Corpul principal al mănușii (care menține vibrația palmei)

- 3 curele pentru degete (roz, mijlociu, degetul mare), care dețin 3 dintre motoarele de vibrație

- Curea de braț pentru a ține acumulatorul

Am decis un design de mănuși fără degete, de dragul simplității, și puteți vedea șablonul general de mai sus. Această schiță nu este la scară și probabil va trebui să ajustați dimensiunea pentru a se potrivi mâinii dvs. Este menit să fie purtat pe mâna stângă. Mai întâi am trasat designul pe partea inferioară a unei țesături și apoi am folosit un cuțit Xacto pentru al tăia. Am format bucățile degetelor tăind fâșii de țesătură suficient de lungi pentru a-mi înfășura degetele și cusând curele de velcro pentru a le ține în poziție. Apoi am făcut pungi pentru adăpostirea motoarelor de vibrație și le-am cusut la curelele degetelor, precum și la mijlocul părții inferioare a corpului mănușii principale (lângă palmă).

Acest design necesită o cusut minimă și am cusut doar în aceste scenarii:

- Aderați / întăriți benzile cu velcro pe țesătură.

- Coaseți pungile cu motor de vibrație pe curelele degetelor și corpul principal al mănușii.

- Construiți punga pentru baterie pe cureaua de braț.

Pasul 6: Adunați (partea 1)

Acum, când mănușa a fost asamblată și s-au finalizat toate cablurile, am început să ader componentele electrice la mănușă. Pentru acest pas, am urmat desenul făcut mai devreme și am așezat toate piesele. Am început apoi să le coase folosind sfoară. Am ajuns să plasez controlerele motorului haptic pe partea stângă a mănușii, în loc de partea de sus, pentru că avea mai mult sens așa odată ce am început asamblarea.

Pasul 7: Asamblare (Partea 2 - PWR + GND)

În cele din urmă, mi-am conectat toate componentele la alimentare și la masă. Pentru a face acest lucru, am instalat o șină de împământare și de alimentare pe placa mea mică, conectându-l la gnd și pwr din FLORA. Mi-am conectat controlerele motorului haptic și multiplexorul la aceste șine. Apoi mi-am conectat senzorii cu ultrasunete la pwr și gnd, dar am profitat și de spațiul suplimentar de pe panou pentru a adăuga rezistențele pe care le uitasem mai devreme. Aceste rezistențe sunt esențiale deoarece creează un divizor care scade tensiunea semnalului ECHO, care revine la FLORA.

A fost puțin precar să lipiți conexiunile gnd și pwr după ce totul a fost deja cusut, așa că este posibil să doriți să faceți mai întâi toate lipirile. Aveam sens să aștept pentru că încă nu eram pe deplin sigur care va fi aspectul final al tuturor componentelor.

Folosind niște lipici Gorilla, am aderat o mică bucată de lemn la mănușă pentru a ridica panoul și am adăugat Velcro pentru a adera panoul de lemn (a se vedea imaginea de mai sus). Am făcut acest lucru, astfel încât să îl pot ridica cu ușurință și să verific dacă există pantaloni scurți.

Ultimul pas este să lipiți la cald senzorii cu ultrasunete pe ambele părți ale panoului de ridicare ridicat.

ȘI AȚI FACUT!