کنترل از راه دور ASD شدید: 7 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

در اولین دوره کارشناسی ارشد مهندسی الکترو مکانیک ، دانش آموزان برای ایجاد یک ربات برای پروژه درس مکاترونیک توسط پروفسور برام واندربورگ به چالش کشیده می شوند. به عنوان یک تیم سه دختر ، تصمیم گرفتیم از این فرصت استفاده کرده و با جوانان بزرگسال مبتلا به اوتیسم شدید کار کنیم. "انتخاب خود را انتخاب کنید" نشان دهنده یک پروژه با همکاری Parhélie Brussels است ، یک موسسه خصوصی برای کودکان و بزرگسالان مبتلا به اوتیسم ، روان پریشی یا روان رنجور شدید. هدف این است که دستگاهی ایجاد شود که به افراد جوان مبتلا به ASD شدید (اختلال طیف اوتیسم) از 12 تا 18 سال امکان برقراری ارتباط با رایانه را می دهد. از آنجا که جوانان بزرگسال صحبت نمی کنند ، دستگاه باید به آنها در تعامل با مردم نیز کمک کند. از این به بعد ، مراقبین مجبور نخواهند بود نام جوانان را انتخاب کنند ، بلکه افراد جوان می توانند به طور مستقل تصمیم گیری کنند. هدف اصلی این است که آنها بتوانند یک آهنگ یا شام را که روی صفحه کامپیوتر نمایش داده می شود ، به تنهایی انتخاب کنند.

از آنجا که ارائه گزینه استفاده مجدد از پروژه در سایر پروژه های آینده جالب است ، احتمال تمدید آن در نظر گرفته خواهد شد. برنامه نویسی برنامه رایانه به گونه ای انجام می شود که گزینه های انتخابی را می توان به دلخواه گسترش داد.

برای طراحی ، توجه به این نکته ضروری است که کودکان به راحتی منحرف می شوند ، مهارت های حرکتی چندانی ندارند و احتمالاً سعی می کنند دستگاه را خراب کنند. جعبه ای طراحی شده است که می توان همه وسایل الکترونیکی را در آن ذخیره کرد. به منظور محافظت در برابر ضربه ، باتری در یک جعبه جداگانه ذخیره می شود و قطعات الکترونیکی روی PCB لحیم می شوند.

مرحله 1: اولین طراحی

قبل از اینکه به قطعات الکترونیکی پروژه فکر کنید ، خوب است که اولین طرح جعبه را ارائه دهید. از آنجا که وسایل الکترونیکی باید داخل جعبه قرار بگیرند ، اما ممکن است جعبه آنقدر بزرگ نباشد که بتوان از آن به عنوان ریموت استفاده کرد ، این یک آزمایش و خطا است فرایند یافتن ابعاد مناسب با استفاده از برنامه Autodesk Inventor Professional 2018 ، اولین ایده طراحی شد. به این ترتیب می توان هنگام جستجو در اینترنت ، فضای ارائه شده برای همه اجزای مورد نیاز را در نظر گرفت.

این جعبه به عنوان یک کنترل از راه دور با 3 دکمه عمل می کند تا بین گزینه های نمایش داده شده روی صفحه رایانه یکی را انتخاب کنید. دو دکمه بیرونی به عنوان دکمه های کنترلی برای جابجایی بین جوانان مبتلا به اوتیسم شدید عمل می کنند ، بسیار مهم است که جعبه را خیلی پیچیده و حواس پرت نکنیم و همیشه همان رنگ را حفظ کنیم. با استفاده از شتاب سنج ، RGB سمت چپ دکمه LED همیشه رنگ آبی را نشان می دهد و در سمت راست همیشه رنگ قرمز نمایش داده می شود ، مهم نیست که راه دور چگونه است. رنگها دائماً قابل مشاهده هستند و با فشردن یک دکمه برای چند ثانیه ناپدید می شوند. همزمان با عملکرد دکمه ، پیزوبوززر صدا ایجاد می کند و موتورهای ارتعاشی اجازه می دهند جعبه در دستان کودک تکان بخورد. برای پیوند عملکرد دکمه ها با برنامه رایانه ، سیگنال ها با استفاده از اتصال Wi-Fi به برنامه ارسال می شوند.

جعبه نهایی دارای یک شکل ساده و مستطیلی است که دارای 3 سوراخ برای دکمه ها (جعبه بالا) ، 2 سوراخ (جلو و عقب) برای اتصال شارژر باتری و Redbear Duo و 4 سوراخ بسیار کوچک در دو طرف توزیع شده است. صدای پیزوزن قابل توجه است لبه های جعبه گرد هستند تا از آسیب دیدن بزرگسالان جوان به خود یا دیگران جلوگیری شود.

مرحله 2: اجزای خود را دریافت کنید

شما نیاز خواهید داشت:

- چاپگر سه بعدی (قابل دسترسی در FABlab بروکسل عمومی) ما از چاپگرهای موجود برای دانشجویان مهندسی الکترومکانیک در VUB استفاده کردیم.

- لحیم کاری و لحیم کاری

- Colorfabb XT - مواد شفاف برای چاپ سه بعدی موجود در:

- Redbear Duo اطلاعات: https://redbear.cc/duo خرید از: https://www.antratek.com/redbear-duo قیمت: 30 یورو ، 13 ولتاژ کاری Redbear Duo 3 ، 3 ولت است. سایر قطعات الکتریکی نیاز دارند طوری انتخاب شوند که بتوانند روی 3 ، 3 ولت کار کنند.

- دکمه بازی سبز (اختیاری) LED اطلاعات: https://www.adafruit.com/product/3487 خرید از: https://www.sossolutions.nl/ قیمت: 4 ، 55 یورو

- 2 دکمه LED RGB (مقاومتهای مورد استفاده برای اتصال در PCB) خرید از: https://www.aliexpress.com/item/ONPOW-22mm… قیمت: 18 یورو

-شتاب سنج ADXL345 اطلاعات: https://www.sparkfun.com/products/9836 خرید از: https://www.antratek.nl/tri-axis-adxl345-breakout قیمت: 21 ، 75 یورو این شتاب سنج دیجیتالی 3 محوره است که از قدرت زیادی استفاده نمی کند ما می خواهیم باتری تا آنجا که ممکن است دوام بیاورد.

-Li-IonBattery 1200 mAh اطلاعات: https://www.adafruit.com/product/258 خرید از: https://www.kiwi-electronics.nl/lithium-ion-polym… قیمت: 11 یورو ، 95A Li-ion باتری انتخاب شده است ، اگرچه این امن ترین نوع باتری نیست ، زیرا کنترل از راه دور باید از طریق میکرو USB شارژ شود. در غیر این صورت ، مراقبین همیشه باید جعبه را برای تعویض باتری باز کنند.

-شارژر باتری اطلاعات: https://www.adafruit.com/product/259 خرید از: https://www.kiwi-electronics.nl/usb-li-ion-lipoly… قیمت: 14 ، 90 یورو

- Piezobuzzer اطلاعات: https://www.adafruit.com/product/1739 خرید از: https://www.adafruit.com/product/1739 قیمت: 1 ، 25 یورو

-2 موتور ارتعاش (متصل به مقاومت و ترانزیستور) اطلاعات: https://www.adafruit.com/product/1201 خرید از: https://www.kiwi-electronics.nl/vibrating-mini-mo… قیمت: 2 ، 50 یورو

- برد مدار چاپی (PCB) جهت تنظیم قطعات الکتریکی

- مقاومت 4 مقاومت 150 اهم (2 عدد برای هر دکمه بازی RGB) 2 مقاومت 4.7 کیلو اهم (برای شتاب سنج) 3 مقاومت 10 کیلو اهم (1 عدد برای هر دکمه) 1 مقاومت 100 اهم (برای موتورهای ارتعاشی) 1 ترانزیستور PN2222 (برای موتورهای ارتعاشی)

- پیچ 2 M2 ، پیچ 5x8 برای تخته قطعات 5 پیچ M3x8 برای قسمت پایین جعبه (4) و پایین جعبه باتری (1) 4 M2 ، پیچ 5x8 برای قسمت پایین جعبه های ارتعاش (برای هر جعبه 2 عدد)

برای بخش برنامه نویسی ، جاوا در Eclipse برای برنامه نویسی برنامه استفاده شد. Redbear Duo با استفاده از Arduino IDE برنامه ریزی شد.

مرحله 3: قطعات الکترونیکی را روی PCB لحیم کنید

برای لحیم کاری همه قطعات روی برد PCB ، باید اتصالات با Redbear Duo مشخص شود. این ارتباطات را می توان در تصویر اول تجسم کرد. همه اجزای مورد استفاده در پروژه به پین های ورودی/خروجی Redbear Duo متصل هستند. برای اتصال دکمه ها و موتورهای ارتعاشی ، به مقاومت و ترانزیستور نیاز است. این قسمت ها را می توان در 3 تصویر دیگر تجسم کرد. برای اینکه بدانید کدام مقاومت ها و ترانزیستورها استفاده می شوند و در کجا قرار می گیرند ، یک طرح و نکات اضافی در این تصاویر ارائه شده است.

نکته جانبی: پورت های داده شده در تصاویر همانهایی هستند که در پروژه استفاده می شوند. امکان انتخاب پورت های مختلف وجود دارد. فقط برخی محدودیت ها باید در نظر گرفته شوند: پورت های SDA و SCL شتاب سنج باید به ترتیب به پین D0 و پین D1 Redbear Duo متصل شوند. زنگ و موتورهای ارتعاشی باید به پین PWM متصل شوند.

راهنمای اتصال شتاب سنج را می توانید در وب سایت Sparkfun پیدا کنید. ارتباطی که استفاده می شود I2C است.

مرحله 4: ریموت چاپ سه بعدی

پس از بهبود طراحی ، می توان جعبه را به صورت سه بعدی چاپ کرد. برای محصول نهایی ، 5 قسمت مختلف باید چاپ شود:- پایین جعبه- شکل جعبه- صفحه ثابت جعبه باتری- صفحات ثابت جعبه های ارتعاش (2)

نمونه اولیه با استفاده از چاپگر سه بعدی Ultimaker 2 طراحی شده است. مواد مورد استفاده برای همه اجزاء ColorFabb XT است.

مرحله 5: برنامه Redbear Duo را برنامه ریزی کنید

در حالی که طراحی جعبه در حال بهبود و چاپ است ، میکرو کنترلر می تواند برنامه ریزی شود.

اکثر پین های ورودی/خروجی مورد استفاده برای اتصال قطعات به Redbear Duo قبلاً در مرحله 3 توضیح داده شده اند. بقیه را می توان در کد یافت.

همانطور که قبلاً ذکر شد ، رنگ دکمه های بیرونی بسته به جهت جعبه باید تنظیم شود. به همین دلیل است که از شتاب سنج استفاده می شود. در کد ، رنگ زمانی تغییر می کند که مختصات x شتاب سنج بزرگتر از 50 باشد. این بستگی به نحوه قرارگیری شتاب سنج در جعبه دارد. مطمئن شوید که مقدار مختصات x را در دستگاه خود بررسی کرده و در صورت نیاز کد را تنظیم کنید. کتابخانه مورد نیاز برای خواندن مقادیر شتاب سنج را می توانید در وب سایت Sparkfun که در مرحله 3 ذکر شده است ، بیابید.

برای ذخیره باتری در صورت عدم استفاده از دستگاه ، چراغ های Wi-Fi و LED را می توان خاموش کرد. هنگامی که جعبه در سمت راست آن قرار می گیرد و هر دو دکمه بیرونی فشار داده می شوند ، جعبه خاموش می شود. برای بیدار کردن جعبه ، باید دکمه های بیرونی را فشار دهید (جهت این عمل مهم نیست). برای این مرحله ، بهتر است مقدار مختصات y را هنگامی که جعبه در سمت راست آن قرار گرفته است بررسی کنید و در صورت نیاز آن را تطبیق دهید.

مرحله 6: برنامه را بسازید

به منظور سهولت استفاده از کنترل از راه دور ، یک برنامه در جاوا ایجاد شد. این برنامه قادر است از طریق اتصال WiFi با کنترل از راه دور ارتباط برقرار کند. با استفاده از اطلاعات دریافتی از راه دور ، برنامه در بین گزینه ها حرکت کرده و از این طریق تصاویر را انتخاب کرده یا آهنگ ها را پخش می کند. از آنجا که برنامه باید قابل توسعه باشد ، می توان نام ها و دسته ها را اضافه کرد.

در پنل اول ، نام فرد جوان که از ریموت استفاده می کند باید انتخاب شود. با استفاده از زمینه متن و دکمه های پایین پنل ، می توان نام ها را اضافه یا حذف کرد.

پس از انتخاب نام بزرگسالان جوان ، دسته باید انتخاب شود. اگر دسته "موسیقی" انتخاب شود ، هنگامی که انتخابی تأیید می شود ، آهنگی پخش می شود.

صفحه آخر تنها صفحه ای است که توسط بزرگسالان دیده می شود و این همچنین تنها پنلی است که توسط ریموت کنترل می شود. با رفتن به چپ یا راست می توانید تصاویر را مرور کنید. اگر انتخابی با فشار دادن دکمه وسط در کنترل از راه دور تأیید شود ، یک قاب سبز در اطراف تصویر ظاهر می شود. در این مرحله ، امکان حرکت به گزینه های مختلف وجود ندارد. با فشار مجدد دکمه تأیید ، یک انتخاب لغو انتخاب می شود.

از پنجره های "افزودن فایل" و "حذف فایل" می توان برای افزودن و حذف تصاویر استفاده کرد. هنگام افزودن فایل ها در دسته موسیقی ، دو مرحله باید دنبال شود. در اولین پنجره بازشو ، می توانید تصویری را که باید روی صفحه نمایش داده شود انتخاب کنید. در پنجره پنجره دوم ، آهنگ مربوط به این تصویر باید انتخاب شود. آهنگ انتخاب شده باید دارای فرمت mp3 باشد.

برای حذف یک فایل ، نام تصویر باید در لیست انتخاب شود ، که با فشار دادن دکمه "حذف فایل" ظاهر می شود.

مرحله 7: جعبه را جمع کنید

به عنوان آخرین مرحله ، جعبه باید مونتاژ شود. - برای استحکام بیشتر به جعبه ، از فوم در داخل بین دکمه ها استفاده می شود. به خاطر داشته باشید که سیم های دکمه ها نیز به فضای کمی احتیاج دارند! - موتورهای ارتعاشی مجهز به یک لایه چسب نازک هستند که می توان آنها را در جعبه های موتور ارتعاش ثابت کرد. از آنجا که جعبه ها کوچک هستند ، می توان از خط کش یا شی کوچک استفاده کرد تا موتورها را کمی بهتر به کناره های جعبه فشار دهد. هنگامی که موتورها ثابت هستند ، جعبه ها را می توان با استفاده از تثبیت و پیچ بست. - سیم های دکمه ها و موتورهای ارتعاشی به PCB متصل می شوند.- PCB را می توان با استفاده از پیچ به ستون های جانبی چاپ سه بعدی متصل کرد. مونتاژ PCB باید به گونه ای انجام شود که Redbear Duo و شارژر باتری به درستی در جعبه (نزدیک سوراخ ها) قرار بگیرند.- در نهایت ، پایین جعبه به ستون های گوشه توسط به معنی پیچ

تبریک می گویم! پس از اتمام این مرحله ، شما موفق شدید کنترل از راه دور را برای جوانان مبتلا به اوتیسم شدید بازسازی کنید. در این مرحله از پروژه ، توصیه می شود آزمایش کنید که آیا همه چیز مطابق میل خود کار می کند یا خیر. موفق و سرگرم باشید!