Cat Whisker Sensory Extension Wearable (2.0): 6 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

این پروژه ادامه و تصور مجدد همکار سابق من (metaterra) "Whisker Sensory Extension Wearable" است.

هدف از این پروژه تمرکز بر ایجاد "افزونه های حسی" جدید و غنی شده از نظر محاسبات بود که امکان درک بیشتر از دنیای طبیعی را فراهم می آورد. تلاش اصلی من در این پروژه اختصاص به ساخت و اجرای تقویت حسی بود که حس را از طریق حسگرها گسترش داده و با خروجی لمسی برای کاربر پاسخ می دهد. هدف این است که به هر کسی امکان ایجاد پسوندهای حسی خود را داده و بدین ترتیب حواس ذاتی انسان/حیوان را بر روی سخت افزار ترسیم کند. به طور م sensثر حواس خود را به شیوه های جدید و هیجان انگیز گسترش می دهیم که منجر به درک بهتر نحوه توانایی مغز ما برای سازگاری با حواس خارجی جدید می شود.

این مطالب بر اساس کارهایی است که توسط بنیاد ملی علوم تحت گرانت شماره 1736051 پشتیبانی شده است.

این پروژه در آزمایشگاه محاسبات بازیگوشانه و آزمایشگاه صنایع دستی در دانشگاه کلرادو بولدر توسعه یافته است.

اگر س questionsالی دارید ، می خواهید از کار من پیروی کنید یا فقط ایده ها را جمع کنید ، لطفاً این کار را در توییتر من انجام دهید: @4Eyes6Senses.

با این پروژه ، می خواستم پسوند حسی قبلی را پوشیدنی بگیرم و آن را سبک تر ، مقرون به صرفه تر و همچنین ساخت آسان تر کنم. در اینجا مروری بر اجزای مختلف و عملکرد آنها وجود دارد:

- دو مجموعه از دستگاههای ویسکر حسگر فلکس سفارشی (مجموعاً 4 ، 2 در هر طرف) اطلاعات لمسی (خم شدن ، خم شدن و غیره) را از اشیاء در محیط نزدیک کاربر دریافت می کنند. اطلاعات اولیه ولتاژ/مقاومت دریافت شده توسط هر سنسور به اطلاعات زاویه خم (به عنوان مثال ، زاویه خم 10 درجه) تبدیل می شود. این اطلاعات زاویه خم متعاقباً به خروجی مدولاسیون عرض پالس متناسب تبدیل شده و به موتورهای ارتعاشی مربوطه در پیشانی کاربر ارسال می شود.

- هر سنسور فلکس ویسکر به یک ProtoBoard 1 اینچی متصل شده و به UNO آردوینو متصل شده است که انتقال/تبدیل را انجام می دهد.

- چهار موتور ارتعاشی محرک های لمسی را به پیشانی کاربر می رسانند. هر موتور مورد استفاده با یک سبیل ارتباط دارد ، شدت موتور ارتعاش بر اساس آستانه ای است که بر اساس سنسور سبیل تنظیم می شود.

تدارکات

نوار پلی استایرن 14 اینچ طول ، 0.08 اینچ عرض ، 0.03 اینچ ضخامت

سنسور خمش/انعطاف یک طرفه 4 اینچ

شاخه های JST

موتورهای ارتعاشی

سربندهای سخت

ProtoBoard - میدان 1"

یک کیت سیم (عایق سیلیکونی را توصیه می کنم) توجه: برای هر اتصال از حدود 2-3 فوت سیم استفاده خواهید کرد

اکریلیک یا مقوا با ضخامت 1/16 اینچ

لوله های جمع کننده حرارت

ناخن مایع

مقاومت 47k

NITECORE یا نوع دیگری از هدبند

Velcro

مرحله 1: مونتاژ ویسکر

(سلب مسئولیت! این به طور مستقیم از دستورالعمل قبلی گرفته شده است.)

مدتی طول کشید تا یک دستگاه حسگر سبیل بسازم که انعطاف پذیری کافی برای تقلید از سبیل های واقعی را داشته باشد ، اما در عین حال به اندازه کافی سفت و محکم است که به طور مداوم به موقعیت مستقیم و خم نشده بازگردد. من در نهایت از یک سنسور خمش/انعطاف 4 جهت یک طرفه از سیستم های Flexpoint Sensor استفاده کردم (شکل 1 را ببینید). یک پلاگین JST به پایه های سنسور لحیم شده و سپس یک نوار پلی استایرن 14 اینچی طولانی ، عرض 0.08 اینچی و 0.03 اینچی ضخامت (من دستگاه خود را در یک فروشگاه سخت افزاری محلی تهیه کردم) چسب سیلیکونی است که به سنسور چسبیده است ، انقباض حرارتی اعمال می شود و یک پوشش محافظ از Sugru در اطراف کل پایه دستگاه سبیل ایجاد می شود. در اینجا دستورالعمل دقیق وجود دارد:

-انتهای دوشاخه اتصال JST 3 پینی را برداشته و سیم مرکزی را بردارید (شکلهای 2-4 را ببینید)

- سیم های دوشاخه را بکشید تا 1.5 سانتی متر سیم باقی مانده باشد ، سپس این سیم ها را به پین های سنسور بچسبانید و لحیم کنید (به خاطر داشته باشید جهت پلاگین/سنسور). من برای ایجاد عایق از انقباض حرارتی استفاده کردم (به شکل 5 ، 6 مراجعه کنید)

- نوار پلی استایرن را با نوعی چسب انعطاف پذیر به سنسور وصل کنید (من از چسب سیلیکونی Liquid Nails استفاده کردم). مطمئن شوید که نوار را به خوبی روی سنسور محکم کرده اید (به شکل 7 ، 8 مراجعه کنید)

- Sugru خود را بردارید (من از یک بسته 5 گرم استفاده کردم) و آن را در اطراف سنسور/نوار/پلاگین قالب زده و مطمئن شوید که همه این اجزا را در بر گرفته است. همچنین ، مطمئن شوید که Sugru را به اندازه ای بالا قرار می دهید که نوار را کاملاً محکم کند ، اما نه آنقدر زیاد که سهولت حرکت/خم شدن سنسور را محدود کند. وقت بگذارید. حداقل 30-45 دقیقه زمان دارید تا Sugru شروع به سفت شدن کند. قبل از اینکه اجازه دهید خشک شود ، مطمئن شوید که دوشاخه شما به درستی در قسمت کانکتور JST قرار دارد (به شکل 9-13 مراجعه کنید)

- در نهایت ، من برچسب هایی را به دستگاه سبیل چسباندم. از طرف (L/R) و موقعیت شماره (1-4) استفاده شد (به شکل 14 ، 15 مراجعه کنید)

- 3 عدد دیگر (یا هر تعداد سبیل دلخواه) تهیه کنید. مطمئن شوید که هر سبیل را به همان روش ایجاد می کنید. این به کالیبراسیون سنسور بعداً کمک می کند.

مرحله 2: مجموعه Mount Whisker

اکنون که سنسورهای فلکس سبیل کامل شده اند ، می توانیم آنها را روی قطعه گونه سوار کنیم (شکل 1). متاترا یک بازوی منحنی با دیسک برای نصب طراحی کرد ، او این کار را با استفاده از Adobe Illustrator انجام داد و از اکریلیک شفاف 1/16 اینچی به عنوان ماده استفاده کرد. مقوا یا سایر مواد به راحتی برش داده می شود ، فقط PDF را چاپ کرده و در حالی که روی مقوا پوشانده شده است ، دور آن را برش دهید. پس از برش لیزری ، چهار سوراخ در اکریلیک ایجاد کنید ، سپس شاخه های JST را از سوراخ ها ببافید (شکل 1 ، 3 و 4) ، سپس سبیل ها را با استفاده از Sugru در قسمت دیسک کوه قرار دهید. در اینجا دستورالعمل های دقیق آمده است:

- فایل بردار بازوی سبیل (PDF) را باز کنید. مواد مورد استفاده برای این دستورالعمل اکریلیک شفاف 1/16 اینچ است و با برش لیزری برش داده می شود.

- چهار سوراخ را روی پایه گونه ایجاد کنید. با خیال راحت با اندازه سوراخ و همچنین فاصله بازی کنید تا سبیل ها تا جایی که می خواهید نزدیک یا دور شوند.

- دوشاخه JST 2 پین را از طریق سوراخ ها ببافید. اطمینان حاصل کنید که طرفین دهانه با یکدیگر رو به رو هستند.

- مطمئن شوید که درگاه های سبیل شما در جایی قرار دارد که می خواهید. از Sugru استفاده کنید و دو شاخه های JST را در قسمت دیسک قطعه قالب بندی کنید (این کار به من چهار بسته Sugru را برد). با استفاده از Sugru حدود 30 دقیقه زمان قالب گیری خواهید داشت ، بنابراین وقت بگذارید و مطمئن شوید که سبیل ها هنگام وصل شدن روی هم قرار نگیرند و دوشاخه های JST در جایی که می خواهید قرار گرفته اند. هنگامی که از محل قرارگیری راضی هستید ، بگذارید Sugru یک روز خشک شود.

- برای این مرحله به شکل 9 و 10 مراجعه کنید ، همچنین توجه داشته باشید که در طراحی من: سفید = 3.3V ، سیاه = GND ، و قرمز پین آنالوگ است. دو سر پلاگین JST را در یک طرف ProtoBoard 1 لحیم کنید ، سپس با سبیل دیگر این کار را تکرار کنید. با استفاده از طرح من تقسیم کننده ولتاژ ایجاد کنید یا طرح را تغییر دهید (همچنین می توانید به راهنمای اتصال سنسور فلکس SparkFun نگاه کنید).

- برای اتصال قطعات گونه به سربند ، از دو پیچ/پیچ برای محکم کردن بازو به سر بند استفاده می شود (شکل 11).

مرحله 3: ادغام موتور ارتعاشی ، هدبند و تنظیم باتری

اتصال موتورهای ارتعاشی نسبتاً مستقیم است ، کابل قرمز به پین دیجیتال PWM در آردوینو و آبی به GND متصل می شود. موتورهای ارتعاشی با استفاده از velcro به سربند NITECORE متصل می شوند ، محل قرارگیری بر اساس سبیل است که به آن وصل شده است ، موتورهای ارتعاشی خارجی به سبیل های جلویی و موتورهای ارتعاشی داخلی به سبیل های پشتی متصل می شوند (شکل 6).

- سیم را به انتهای هر موتور ارتعاش لحیم کنید ، در هر اتصال حرارتی را اعمال کنید ، سپس بر روی سیم موتور ارتعاش و همچنین کابلهای تازه گرم شونده حرارتی را اعمال کنید (شکل 2) ، 3 بار تکرار کنید. یک دیسک Velcro (سمت قلاب) را به پشت موتور وصل کنید. 3 بار تکرار کنید.

- یک نوار Velcro را برش دهید تا مجموعه سیم موتورها به هم متصل شده و به جلوی جلوی هدبند NITECORE چسبانده شود (شکل 5 را ببینید). چسب (من از چسب فوق العاده استفاده کردم) را در قسمت داخلی جلوی نوار جلویی بچسبانید و موتورها را روی نوار ببندید در همان جهت که پورت های سبیل را روی صفحه گونه قرار داده اید (شکل 7)

- برای اتصال طناب های موتور ارتعاش از گیره یا زیپ کراوات استفاده کنید ، این امر به شما در برابر کشش/شکستگی موتورهای ارتعاشی کمک می کند (شکل 7).

مرحله 4: ریزپردازنده و اتصال همه آن به آردوینو

تمام موتورهای ارتعاشی و سبیل ها به Arduino UNO متصل می شوند. شما به یک تخته نمونه اولیه اضافی نیاز دارید که به شما اجازه می دهد 9 کابل GND و 4 کابل 3.3 ولت را لحیم کنید. همچنین به احتمال زیاد برای افزودن پین و محفظه به کابل هایی که باید مستقیماً به آردوینو متصل شوند ، به یک کیت اتصال دهنده دو نقطه نیاز خواهید داشت. سیم های پین موتور ارتعاشی (کابل قرمز) به پین های دیجیتال آردوینو متصل می شوند: 3 ، 9 ، 10 ، 11 (این پین ها به دلیل اجازه PWM انتخاب شده اند). سیمهای موتور ارتعاشی GND (سیاه یا سفید) روی صفحه نمونه اولیه لحیم می شوند. پین های سبیل (کابل قرمز) به پین های آنالوگ آردوینو متصل می شوند: A0 ، A1 ، A2 ، A3. کابلهای VCC ویسکر (کابل سفید) و کابلهای زمینی (مشکی) روی صفحه نمونه اولیه لحیم می شوند.

مرحله 5: اجرای کد

خوب ، اکنون زمان بارگذاری کد است. چند نکته وجود دارد که قبل از آماده شدن برای جابجایی جهان باید آنها را اصلاح کنید.

- ابتدا ، از یک مولتی متر برای اندازه گیری ولتاژ خروجی VCC و مقاومت در برابر مقاومت 10k استفاده کنید. این مقادیر را در نقاط مربوط به خود در کد وارد کنید.

- سپس دوباره بررسی کنید که آیا همه متغیرهای دیگر بر روی ورودی/خروجی صحیح تنظیم شده اند (به عنوان مثال ، mtr ، flexADC و غیره …).

- سپس ، Arduino خود را وصل کرده و کد را بارگذاری کنید.

- هنگامی که کار را شروع کردید ، در مانیتور سریال می بینید که Bend + (شماره ویستر) چاپ می کند. اکنون زمان کالیبره کردن سبیل است (هر سبیل منحصر به فرد است و مقاومت پایه کمی متفاوت خواهد داشت). متغیر STRAIGHT_RESISTANCE را بر اساس مقاومت اولیه (به عنوان مثال موقعیت سبیل خم نشده) به صورت چاپی تنظیم کنید. سپس ، متغیر BEND_RESISTANCE را روی STRAIGHT_RESISTANCE + 30000.0 تنظیم کنید. در کد اصلی ، منظور از این متغیر خروجی مقاومت سنسور انعطاف پذیر در خم 90 درجه بود. از آنجا که سبیل های ما تقریباً به یک خم کامل 90 درجه (حداقل در شرایط معمولی) نمی رسند ، افزودن 30000.0 اهم به مقاومت اولیه بسیار خوب عمل می کند. با خیال راحت مقاومت خم شدن را به هر چیزی که برای برنامه شما مناسب است تنظیم کنید. اگر همه چیز را به درستی تنظیم کرده اید ، می بینید که وقتی سبیل باز نمی شود ، زاویه خم شدن 0 درجه (بیشتر یا کمتر) چاپ می شود. سپس ، می توانید مقادیر آستانه ای را تنظیم کنید که موتورهای ارتعاشی بر اساس زاویه را فعال می کند. بعد از این ، خوب است بروید!

مرحله ششم: انجام شد

شما در حال حاضر یک سبیل پوشیدنی دارید و آماده هستید که جهان را احساس کنید!

اگر س questionsال عمیقی دارید ، می خواهید در مورد افزایش انسان یاد بگیرید ، می خواهید با کار من پیش بروید یا فقط ایده ها را جمع کنید ، لطفاً این کار را در توییتر من انجام دهید:

با تشکر!