دستکش هپتیک برای نابینایان: 7 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

دستکش هپتیک وسیله ای برای نابینایان و/یا کم بینایان است که اطلاعاتی را در مورد موانع موجود در محیط اطراف در اختیار کاربر قرار می دهد. این دستکش از دو سنسور اولتراسونیک استفاده می کند که فاصله و جهت اجسام را گزارش می دهد. بسته به آنچه این حسگرها تشخیص می دهند ، موتورهای ارتعاشی که در سراسر دستکش قرار گرفته اند با الگوهای منحصر به فرد ارتعاش می کنند تا این اطلاعات را به کاربر منتقل کنند.

مرحله 1: فهرست لوازم

الکترونیکی:

- #1201: دیسک مینی موتور ارتعاشی - ERM (x4) [1.95 دلار در سال.]

- #2305: Adafruit DRV2605L Haptic Motor Controller (x4) [7.95 دلار در سال.]

- #659: FLORA - پلت فرم الکترونیکی پوشیدنی - سازگار با آردوینو [14.95 دلار]

- سنسورهای فاصله فراصوت HC-SR04 (x2) [2.99 دلار در سال.]

- #2717: TCA9548A I2C Multiplexer [6.95 دلار]

- #3287: 3 نگهدارنده باتری AA با اتصال JST [2.95 دلار]

- #1608: Adafruit Perma-Proto Quarter-size Breadboard PCB- تک نفره [2.95 دلار]

- کابل روبان

- مقاومت 200 و 220 اهم

ساخت:

نوارهای Velcro [2.98 دلار]

- #615: مجموعه سوزن - اندازه 3/9 - 20 سوزن [1.95 دلار]

- نئوپرن یا هر پارچه با دوام دیگر

هزینه کل: 78.31 دلار

اکثر اجزاء از Adafruit.com خریداری شده است

مرحله 2: تخته نان

اولین قدم این است که همه اجزای خود را با استفاده از تخته نان متصل کنید تا بتوانید قبل از اتصال آنها به محصول نهایی از عملکرد صحیح آنها مطمئن شوید. نمودار و تصویر زیر به شما ایده ای می دهد که در آن همه چیز باید به هم متصل شود. در اینجا به تفکیک عملکرد هر جزء اشاره می شود:

آردوینو اونو/فلورا

این میکروکنترلر است ، قسمتی که قابل برنامه ریزی است. همچنین قدرت تمام قطعات را از باتری تامین می کند. من در ابتدا همه چیز را به Arduino Uno وصل کردم زیرا منبع تغذیه آن 5 ولت است ، اما سپس آن را با یک FLORA و 3 باتری AA (4.5 ولت) جایگزین کردم.

کنترل کننده موتور هپتیک

این کنترلرها به طور مستقیم به هر موتور ارتعاش متصل می شوند و به شما امکان می دهند هر موتور ارتعاش را مستقل از یکدیگر برنامه ریزی کنید ، در حالی که این مزیت را دارد که شامل کتابخانه ای از قبل ثابت از جلوه های ارتعاش است. اینها برای عملکرد دستکش مهم نیستند ، اما برنامه نویسی را بسیار ساده تر می کند ، زیرا نیازی به برنامه ریزی الگوهای ارتعاشی خود از ابتدا ندارید.

مولتی پلکسر

این به سادگی به عنوان یک نوع گسترش دهنده عمل می کند زیرا تعداد کافی پین SCL/SDA در FLORA برای قرار دادن همه کنترل کننده های موتور لغزنده وجود ندارد. همچنین به شما امکان می دهد با اختصاص یک آدرس منحصر به فرد به هر یک ، به طور مستقل با هر کنترل کننده موتور لمسی ارتباط برقرار کنید.

موتورهای ارتعاشی

اینها مواردی هستند که بازخورد لمسی را به کاربر ارائه می دهند. بسته به نحوه برنامه ریزی آنها ، آنها در الگوهای خاصی ارتعاش می کنند. بیشتر در مورد نحوه کار آنها در اینجا.

سنسورهای اولتراسونیک

این حسگرها هستند که فاصله اجسام را در مقابل خود اندازه گیری می کنند. آنها این کار را با ارسال سیگنال "ماشه" انجام می دهند ، که از هرگونه اشیاء نزدیک باز می گردد و به عنوان سیگنال "اکو" برمی گردد. سپس برنامه می تواند زمان تأخیر را تفسیر کرده و فاصله تقریبی را محاسبه کند. حتماً برچسب آنها را "چپ" و "راست" بگذارید تا بعدا دچار سردرگمی نشوید. بیشتر در مورد نحوه کار آنها در اینجا.

مرحله 3: کد نویسی

اکنون که همه چیز متصل است ، می توانید کد را در FLORA خود بارگیری کرده و آن را آزمایش کنید. فایل زیر و کتابخانه های لازم (پیوند زیر) را بارگیری کنید. این کد نمونه دارای توابع ذکر شده در جدول بالا می باشد.

برای آزمایش کد ، یک جسم مسطح بزرگ را در فاصله کمتر از 6 اینچ از سنسور اولتراسونیک در سمت راست قرار دهید. RBG روی هواپیما باید سریع به رنگ آبی چشمک بزند. هنگامی که جسم را دورتر می کنید ، چشمک زدن باید سریعتر شود. همزمان ، یکی از موتورهای ارتعاشی (که بعداً روی انگشت شست قرار می گیرد) هنگامی که جسم کمتر از 6 اینچ فاصله داشته باشد به سرعت ارتعاش می کند و هرچه جسم را دورتر می کنید با قدرت کمتری شروع به لرزش می کند. این الگو باید برای سنسور اولتراسونیک سمت چپ باقی بماند ، فقط با نور نارنجی به جای آبی

من یک ویژگی اضافی اضافه کرده بودم ، این است که RBG باید صورتی چشمک بزند و سنسورهای ارتعاش انگشت وسط و کف باید هنگام ارتعاش هر دو سنسور ، شیئی را در فاصله کمتر از 6 اینچ تشخیص دهند. با این حال ، این ویژگی چندان قابل اعتماد نیست. من در طراحی نهایی موتورهای ارتعاشی انگشت وسط و کف دست را نگه داشتم تا افراد بخواهند عملکرد خلاقانه تری برای آنها ارائه دهند.

* انجام ندهید* در حالی که باتری خارجی هنوز وصل است ، برد FLORA را از طریق usb به کامپیوتر وصل کنید! همیشه ابتدا آن را از باتری خارجی جدا کنید.

* قبل از* بارگیری کد نمونه ارائه شده در اینجا ، باید کتابخانه ها/درایورهای زیر را بارگیری کنید:

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

github.com/adafruit/Adafruit_DRV2605_Libra…

github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

اگر به نظر می رسد کد در حال اجرا نیست یا سنسورها/موتورهای شما پاسخ نمی دهند:

- مطمئن شوید که پورت COM صحیح را در برنامه آردوینو انتخاب کرده اید.

- اطمینان حاصل کنید که موتورهای ارتعاشی شما به طور کامل به کنترل کننده های ورق/موتور لمسی متصل شده اند. سیمهای متصل کننده آنها بسیار نازک هستند و می توانند به راحتی شل شوند.

- دوباره بررسی کنید که سیم های SCL/SDA (مالتی پلکسر) یا سیم های ECHO و TRIG (سنسور اولتراسونیک) را با هم مخلوط نکرده اید. اگر اینها عوض شوند کار نمی کند.

- اگر همه چیز در حالت وصل از طریق usb کار می کند ، اما هنگام اتصال به باتری های خارجی دچار مشکل می شود ، احتمالاً زمان تعویض باتری های جدید فرا رسیده است.

مرحله 4: لحیم کردن اتصالات داده

اکنون که کارکرد کد تایید شده است ، می توانید مونتاژ محصول نهایی را آغاز کنید. من ابتدا تمام اتصالات را در طرح کلی یک دست ترسیم کردم تا همه اتصالات نهایی را تجسم کنم. من ابتدا روی تمام اتصالات داده تمرکز کردم ، و سپس خطوط برق و زمین را در انتها سیم کشی کردم. همچنین در این مرحله من فراموش کردم که مقاومت ها را به پین های ECHO و GND سنسورهای اولتراسونیک (وای) بچسبانم ، بنابراین آنها در تصویر نیستند. وقتی سنسورهای اولتراسونیک را به "مرکز" قدرت در مرکز دستکش وصل کردم ، آنها را اضافه کردم.

من با لحیم کاری تمام اتصالات به FLORA کار خود را شروع کردم و از طریق مالتی پلکسر ، کنترل کننده های موتور لرزه ای و موتورهای ارتعاشی راه پیدا کردم. من اتصالات خود را با چسب حرارتی ، لوله کوچک کننده حرارتی و نوار برقی تقویت کردم.

در تمام تصاویر رنگ سیم با اتصالات زیر مطابقت دارد:

قرمز: قدرت

سیاه: زمین

زرد: scl

سفید: sda

سبز: موتور (-)

خاکستری: موتور (+)

BROWN: پژواک سنسور اولتراسونیک

نارنجی: تریگر سنسور اولتراسونیک

مرحله 5: ساخت دستکش

دستکش از اجزای زیر تشکیل شده است:

- بدنه اصلی دستکش (که لرزش کف دست را نگه می دارد)

- 3 بند انگشت (صورتی ، وسط ، انگشت شست) ، که 3 موتور ارتعاش را نگه می دارد

- بند بازو جهت نگهداری بسته باتری

من به خاطر سادگی در مورد طراحی دستکش بدون انگشت تصمیم گرفتم و می توانید الگوی کلی را در بالا مشاهده کنید. این طرح مقیاس پذیر نیست و احتمالاً باید اندازه را متناسب با دست خود تنظیم کنید. منظور این است که در دست چپ پوشیده شود. من ابتدا طرح را در قسمت زیر پارچه ترسیم کردم ، و سپس از یک چاقوی Xacto برای برش آن استفاده کردم. من قطعات انگشت را با بریدن نوارهای پارچه ای به اندازه کافی بلند برای حلقه زدن دور انگشتانم و دوختن روی بندهای Velcro برای ثابت نگه داشتن آنها ، تشکیل دادم. سپس کیف هایی برای قرار دادن موتورهای ارتعاشی تهیه کردم و آنها را به بندهای انگشت و همچنین وسط قسمت زیرین بدنه اصلی دستکش (نزدیک کف دست) دوختم.

این طرح به حداقل دوخت نیاز دارد و من فقط در این سناریوها دوختم:

- نوارهای Velcro را به پارچه بچسبانید/تقویت کنید.

- کیسه های موتور ارتعاش را روی بندهای انگشت و بدنه اصلی دستکش بدوزید.

- کیسه باتری را روی بند بازو بسازید.

مرحله 6: مونتاژ (قسمت 1)

حالا که دستکش جمع شد و تمام سیم کشی تمام شد ، شروع به چسباندن اجزای برقی به دستکش کردم. برای این مرحله ، من نقاشی ای را که قبلاً انجام دادم دنبال کردم و تمام قطعات را طرح کردم. سپس شروع به دوختن آنها با استفاده از ریسمان کردم. در نهایت کنترلرهای موتور لغزنده را در سمت چپ دستکش به جای قسمت بالایی قرار دادم ، زیرا هنگامی که مونتاژ را شروع کردم ، اینطور بیشتر منطقی بود.

مرحله 7: مونتاژ (قسمت 2 - PWR + GND)

در نهایت ، تمام اجزای خود را به برق و زمین متصل کردم. برای انجام این کار ، من با اتصال آن به gnd و pwr FLORA روی تخته نان کوچک خود ، یک پایه زمینی و نیروگاه راه اندازی کردم. من کنترل کننده های موتور لغزنده و مالتی پلکسر خود را به این ریل ها وصل کردم. سپس سنسورهای اولتراسونیک خود را به pwr و gnd متصل کردم ، اما همچنین از فضای اضافی روی تخته نان استفاده کردم تا مقاومت هایی را که قبلاً فراموش کرده بودم اضافه کنم. این مقاومتها ضروری هستند زیرا تقسیم کننده ای ایجاد می کنند که ولتاژ سیگنال ECHO را که به FLORA برمی گردد ، کاهش می دهد.

لحیم کاری اتصالات gnd و pwr پس از دوختن همه چیز کمی نامطمئن بود ، بنابراین ممکن است ابتدا بخواهید تمام لحیم کاری را انجام دهید. برای من منطقی بود که منتظر بمانم زیرا هنوز کاملاً مطمئن نبودم که طرح نهایی همه اجزا چگونه خواهد بود.

با استفاده از چسب گوریل ، یک تکه چوب کوچک به دستکش چسباندم تا تخته نان بالا بیاید و Velcro را برای چسباندن تخته نان به چوب اضافه کردم (تصویر بالا را ببینید). من این کار را کردم تا بتوانم به راحتی آن را بلند کنم و شورت را بررسی کنم.

آخرین مرحله این است که سنسورهای اولتراسونیک خود را به دو طرف چوب نان بالا بچسبانید.

و شما انجام داده اید!