„Sup - мишка за хора с квадриплегия - ниска цена и отворен код: 12 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

През пролетта на 2017 г. семейството на най -добрия ми приятел ме попита дали искам да отлетя за Денвър и да им помогна с проект. Те имат приятел, Алън, който има квадриплегия в резултат на инцидент с планинско колоездене. Феликс (моят приятел) направихме бързо проучване и решихме да изградим на Алън „Sip-n-puff“, комбиниран с джойстик, за да му даде възможност за достъп до същите функции като нормална мишка.

Sip-n-puff е устройство за въвеждане, което приема въвеждане от потребителя под формата на "Sip" или "Puff" (Представете си, че отпивате през сламка или раздувате мехурчета във вашата напитка). Тук го комбинираме с джойстик, за да дадем възможност на потребителя да премества курсора на екрана, а Sip-n-puff се използва за функции като щракване и превъртане.

Устройствата Sip-n-puff не са нищо ново и комбинациите с джойстик/sip-n-puff също не са необичайни-но закупуването на такова устройство ще ви струва около 500 до 1500 долара! За Алън, който няма източник на доход, това е невъзможна цена. Самото устройство обаче всъщност е много просто- в тази таблица ще ви покажа как да създадете такова за малко под $ 50!

Всички дизайни и код са с отворен код, което означава, че можете да създадете такъв, без да плащате на мен или на Феликс нито стотинка! Ако искате само готовото устройство без работа, ще се радвам да го направя за вас. Подробностите са в края на инструкциите.

И накрая, тъй като това е с отворен код, можете да намерите всички дизайнерски файлове и код в GitHub:

Търсите да закупите „Sup? Можете да намерите информация в края на тази инструкция.

Актуализация: Благодаря на всички, които гласуваха за този проект! Изключително съм щастлив, че спечелих първия си конкурс с инструкции и използвах картата за подаръци на Amazon с добра употреба- Купените инструменти трябва да ми позволят да представя по-висококачествено съдържание в по-големи количества.

Друго нещо: Бях приятно изненадан да видя две статии онлайн, споменаващи този проект! Голямо благодаря на Hackaday и Open-electronics.org за това, че го считат за достоен. Можете да намерите и двете по -долу:

www.open-electronics.org/the-sup-low-cost-and-open-source-mouse-for-quadriplegics/

hackaday.com/2018/04/27/an-open-source-sip-and-puff-mouse-for-affordable-accessibility/

SUP също беше споменато наскоро в New Mobility Magazine. Можете да намерите тази статия тук:

www.newmobility.com/2018/12/the-revolution-will-be-3d-printed/

Кредити и благодарности:

Дължа огромна благодарност на моя приятел Феликс и семейството му, че ме откараха до Денвър (където живее Алън) и платиха за всичко, освен за 3D принтера. Това наистина помогна за стартирането на развитието и направи „SUP за кратко време!

Допълнителни заслуги има и Феликс за по -голямата част от 3D дизайна.

И накрая, благодаря на Алън, че е някой, на когото можем да помогнем, който беше готов да ни позволи да нахлуем и да го попитаме как му харесва нашият облечен в паралел прототип.

Стъпка 1: Инструменти, части и материали

Ето всичко, от което се нуждаете, за да изградите устройството. Преди да поръчате всичко, прочетете останалата част от таблицата, за да се уверите, че се чувствате добре с набора от умения, който ще ви е необходим, за да го съберете!

Части:

• Arduino Pro Micro (По -специално Pro Micro, с USB конектор и ATmega32u4)
• MPXV7002DP сензор за налягане без платка
• Модул с джойстик
• Силиконови тръби за хранителни продукти, 1/8 ID на 1/4 OD, около 6"
• 3D отпечатани части, на стойност <= 72 грама
• Проводници (използвах женски и женски проводници на DuPont, след което отрязах краищата)

Инструменти:

• Поялник (Това 30w желязо на Amazon работи чудесно)
• Пистолет за горещо лепило (висока температура)
• 3D принтер (Или отпечатайте неща чрез услуга за 3D печат)
• Разни инструменти като клещи, отвертка с плоска глава, шкурка, остър малък нож с тънко острие, машинки за подстригване

Материали:

• Нормална нишка от PLA (използвах черна PLA от Hatchbox)
• Гъвкава нажежаема жичка като TPU или NinjaFlex (Моят принтер идва с малка ролка зелен TPU. Като алтернатива можете да промените частта на мундщука, за да приемете тръби с по -малък диаметър, след което да вземете тръба с диаметър 2,5 мм, за да пасне на сензора)

Общата цена на частите е около 22 долара, без да се включва нишката на 3D принтера. След като добавите гъвкавото рамо и дългия USB кабел, той възлиза на около $ 49.

Обърнете внимание, че връзките тук са най -евтините цени от Китай! Това ще отнеме поне месец, за да стигнете до вас. Ако искате части по -бързо, ще трябва да платите малко повече за по -близки източници с по -бърза доставка. Очаквайте общите разходи до около $ 75.

Стъпка 2: 3D печат неща

Всички STL файлове могат да бъдат намерени на https://github.com/Bobcatmodder/SipNPuff_Mouse/, ще ви трябват всички.

Ако нямате 3D принтер, има много услуги за 3D печат, които можете да използвате. Ако искате да вземете евтин принтер, който ще работи чудесно (и нямате нищо против малко сглобяване), препоръчвам Anet A8. Това е клонинг на Prusa i3 за 150 долара, работи ми добре и има страхотна онлайн общност.

Корпус и рамка:

Печат с опори "навсякъде", на височина на слоя 0,1-0,2 мм. Използвах тип поддръжка „мрежа“, но „линиите“може да бъдат по -лесни за премахване

GoProClip и FacePlate:

Печатайте нормално, без опори, височина на слоя 0,1-0,2 мм

TubingAdapter:

1. Да се отпечата в гъвкава нишка
2. Височина на слоя 0,1
3. Прибирането е ИЗКЛ
4. Няма опори

Стъпка 3: Отпечатване и отгряване на мундщука

Преди да отидете да отпечатате всичките си допълнителни мундщуци, добре е да се уверите, че те се свиват правилно при отгряване.

Ако искате да сте научни, отпечатайте AnnealingTestr.stl и го измерете преди и след отгряването, за да разберете точния процент, който се е свил/нараснал и в коя ос. Обикновено се очаква около 5% свиване по оста X и Y 'и около 2% ръст по оста Z. С черния PLA и конвекционна фурна Hatchbox, ние успяхме да свием около 2% по X и Y и 1% ръст по оста Z.

Въпреки това, тъй като това парче наистина е проектирано само да се вписва умерено добре на джойстика, не е нужно да сте много точни. Използвайки нашите стойности за черен PLA на Hatchbox, ето процеса на отпечатване на мундщука:

1. Преоразмерете X и Y до 103% размер, оставете Z такъв, какъвто е (Целим се за около 2% увеличение на размера спрямо първоначалните размери, след като се отгреем, така че да се побира умерено лесно на джойстика)
2. Печат с периферия, плюс поддръжка „докосваща плоча“.
3. Напълнете на 100% (така че водата да не прониква в него)
4. Нормална скорост на печат, височина на слоя 0,1 мм
5. (Ако имате отопляемо легло, настройте го на 50C)
6. Hotend при 220C.

Не съм играл много с тези стойности, но точно това използвах за моя принтер (клон A Prusa i3, Anet A8).

След като отпечатате парче или две, опитайте да ги отгреете и да видите дали са подходящи.

Процесът на отгряване:

1. Загрейте предварително фурната си, за предпочитане на конвекция (ако фурната ви го прави), до някъде близо до 158F или 70C. Някои фурни няма да паднат толкова ниско, ако е изключено малко, няма толкова голямо значение.
2. Изчакайте фурната да се загрее, след това поставете парчетата (ите) си върху нещо, което ще ги предпази от падане.
3. Задайте таймер за един час, след което го оставете. Не отваряйте фурната, за да я проверите, тъй като охлаждащият ефект може да наруши процеса на отгряване.
4. След като престои там за един час, изключете фурната и оставете парчето там да се охлади с фурната. Термометърът би работил добре за това, но не е нужно да сте супер прецизни, просто изчакайте около час.
5. След като се охлади основно, извадете го. Сега тя трябва да бъде по -силна и по -важното - да издържа на вряща вода и миене в съдомиялна машина.

Стъпка 4: Пост-обработка на 3D отпечатъци

Харесва ми 3D разпечатките да са чисти, но това често означава много поддръжки. Ако сте отпечатали частите на рамката и кутията с пълнеж, както е препоръчано, трябва да направите малко почистване! Ето няколко съвета и трикове за тяхното премахване.

Както можете да видите, използвах комбинация от отвертка, клещи за иглени ножове и джобния ми нож, за да премахна опорите. Избрах опори за „решетка“, защото работят по -добре и са склонни да излизат чисти и в едно парче, но те се отстраняват по -трудно. Можете да избиете някои от тях само с бърз удар от отвертката, но внимавайте да не счупите действителната част- това може да бъде лесно да се направи на частта на рамката.

Частта на калъфа отпечатва с голяма опорна стена отзад, която може да бъде особено трудна за премахване. Смятам, че работи най -добре да заобиколите ръбовете с малко острие на ножа, след това да се опитате да го пробиете и да го извадите настрани. Ще отнеме малко работа, но търпението се отплаща!

След като приключите, можете да изхвърлите изкривения материал за поддръжка или да го запазите, ако наистина искате да използвате повторно …

Стъпка 5: Тествайте Fit

Сега, когато всичко е изчистено, трябва да проверим дали 3D частите са отпечатани.

Всички модули се сглобяват, както е показано, и трябва да прилягат доста плътно. Ако не го направят, опитайте да отпечатате Frame.stl с размер 101-102% и да промените размера на Case.stl, за да пасне.

Мундщукът трябва да може да се монтира с малка сила, но да не се сваля твърде лесно. Това е подходящ момент да се уверите, че силиконовата тръба се вписва в мундщука и в адаптера. Открих, че най -добрият начин да се впишем сигурно е да вмъкнем края, колкото можете, след това завъртете тръбата, докато я натискате, за да я накара да седне добре на долния ръб на отвора в адаптера.

Забележка: На снимките използвам модул с джойстик, към който вече съм запоял проводници- Но нормалният модул на джойстика трябва да пасва добре.

Стъпка 6: Подгответе джойстика

Преди да можем да запояваме проводници към джойстика, ще трябва да се отървем от старите щифтове. Открих, че най -добрият начин е да отрежете колкото е възможно повече, след това да загреете всеки щифт с поялник и да докоснете печатната платка, за да изпадне щифтът.

След като премахнете старите щифтове, запоявайте дължина на проводниците (дълги около 20 см) към модула на джойстика. Помага да имате уникални цветове за всеки щифт, така че лесно можете да определите кой проводник отива къде по -късно.

Стъпка 7: Схеми

Сега, когато извадихме 3D дизайна, време е за схематична и електрическа схема!

Схемата всъщност е много проста, без включени резистори или външни компоненти, само 3 -те различни модула, свързани помежду си. Представих схема по -горе и ще разгледам какво отива тук също:

Пробив на сензора за налягане:

• "А" отива до A0 на Arduino
• "5V" отива към VCC на Arduino
• "GND" отива към един от щифтовете GND на arduino

Модул на джойстика:

• "GND" отива към един от щифтовете на GND на Arduino
• „+5V“отива към щифта „RAW“на Arduino
• "VRx" отива до A2 на Arduino
• „VRy“отива до A1 на Arduino
• "SW" преминава към D2 на Arduino (Технически, между него и GND трябва да има и 10K издърпващ резистор. Въпреки това настоящият код не го използва и така или иначе би било по -трудно да се използва, така че …)

Стъпка 8: Запоявайте всичко заедно

Сега сте готови да сглобите цялата електроника!

Не забравяйте да монтирате модулите, както е показано! Искате проводниците да преминават през рамката и през горните или долните слотове, където се прикрепя arduino. Arduino ще бъде хлабав, но проводниците ще преминават през рамката. Разгледайте снимките, те показват какво имам предвид.

Започнете с отстраняване и калайдисване на краищата на всички проводници от джойстика, ако все още не сте го направили. След това, въз основа на схемите и снимките, свържете го по следния начин.

• GND към GND (щифт 23) на Arduino
• +5V към RAW щифта на Arduino (точно до щифта GND)
• VRx до A2 на Arduino
• VRy до A1 на Arduino

Засега ще оставим SW щифта, тъй като той запоява до върха на Arduino.

Преминавайки към сензора за налягане, първо ще искате да определите кои проводници са кои. Ако приемем, че рамката е обърната с джойстика, насочен директно от вас, редът на проводниците е следният:

• Най -горният проводник: Аналогов изход "A" към Arduino щифт A0
• Среден проводник: 5V, към Arduino pin VCC
• Долен проводник: GND, към GND, щифт 4, отгоре.

В този момент можете също да свържете SW щифта от джойстика към щифт 2 на Arduino, точно до щифта GND.

Внимавайте да не огъвате проводниците твърде много, тъй като те ще се скъсат доста лесно.

Стъпка 9: Качете програма и тест

Преди да залепим всичко на място, нека се уверим, че работи!

Ако нямате Arduino IDE, ще трябва да го изтеглите от официалния уебсайт на Arduino на адрес Arduino.cc. Безплатно е, въпреки че те ще ви подканят да дарите, ако желаете.

След като изтеглите и инсталирате IDE, изтеглете файла SupSipNPuff_Final.ino от страницата на github, след което го отворете в IDE.

За да го качите в Arduino, отидете под „Инструменти“, „Борд“и изберете „Arduino/Genuino Micro“. В същото меню, под „Порт“, изберете каквото е налично, то трябва да изглежда нещо като „COM12 (Arduino/Genuino Micro)“. Ако не се появи, може да се наложи да изчакате, докато вашата операционна система инсталира драйвери, но трябва да го направи автоматично.

Щракнете върху бутона за качване (кръглия бутон със синя стрелка горе вляво) или натиснете Ctrl/U (или еквивалентен), за да качите програмата. Когато лентата за напредъка в долната част изчезне и пише „Качването е приключило“, вие сте готови да тествате!

За да тествате, първо поставете отново мундщука и тръбата (Прикрепете тръбата към най-горния порт на сензора, като използвате адаптерната част), след това я задръжте пред устата си и преместете мундщука наоколо. Тя трябва да премести мишката на екрана. Опитайте твърдо вдишване или отпиване с ляв/десен бутон и меки глътки/вдишвания, за да превъртите нагоре или надолу. Можете също така да задържите твърда глътка или дъх, за да задържите „бутона на мишката“. Ако имате проблеми, представете мундщука като сламка. Вместо да духате или вдишвате през него, вие създавате натиск с устата си, както бихте направили със сламка.

Ако една или повече от оста са обърнати, това е просто решение:

1. Уверете се, че файлът SipNPuffMouse е отворен в IDE
2. Превъртете през програмата, докато намерите реда, който казва "Mouse.move (четене [0], -прочитане [1], 0);"
3. Първата стойност "четене [0]" е движението X (хоризонтално), а втората "четене [1]" е Y (вертикално движение. В зависимост от това кое е обърнато, добавете или премахнете знака минус пред реда "четене [x]", за да обърнете стойността.
4. Качете отново програмата и я тествайте!

(Забележка: Друг лесен начин да намерите реда е да използвате Ctrl/F. Използвам това много, когато работя с моя код!)

Стъпка 10: Горещо лепило

Сега, когато вашият Sip-n-puff работи, е време да сглобите крайния продукт! Може да се гордеете с това колко добре изглежда окабеляването, но някои хора предпочитат всичко това да бъде покрито с скучна пластмаса, така че ние ще ги задължим.

Преди това трябва да обезопасим всичко вътре, така че да не се развали, когато нещата са включени.

1. Поставете голямо количество горещо лепило зад Arduino Micro. Залепваме го към шината, която разделя мястото, където проводниците излизат отгоре и отдолу.
2. Ако можете, плъзнете малко сензора за налягане назад, поставете парче горещо лепило в стойката му, след което го плъзнете напред върху петното. Добавете още малко отстрани, за да го закрепите, както сметнете за добре. Електрониката не се уврежда от горещото лепило, но внимавайте да не попадне в портовете, които излизат от сензора за налягане, където свързваме тръбите.
3. Добавете обилно количество горещо лепило върху проводниците, които излизат от модула на джойстика. Това вероятно не е необходимо, тъй като вече няма да ги движим, но е добре в случай, че някога се подложи на екстремни вибрации …

Сега, когато всички части са на мястото си, плъзнете рамката в кутията. Първо ще трябва да свалите тръбите. Сега центрирайте лицевата плоча върху модула на джойстика, след това добавете лепило към точките, където тя контактува с рамката (Не е така, тъй като може да искате да я издърпате по -късно). След като е настроено, можете да плъзнете рамката обратно и след това да добавите още горещо лепило по страните на рамката, където тя контактува с лицевата плоча, само за да я засилите отново.

И накрая, но не на последно място: От страната на кутията, в която няма отвор за тръбата и USB конектора, изстържете повърхността малко, за да я огрубите, в зоната, в която искате да монтирате монтажния елемент. Направете същото с долната част на монтажната част, след това я намажете с лепило и я прикрепете здраво към кутията. След като е поставен, можете да отрежете излишъка с малък нож, за да му придадете по -професионален вид. (Хаха)

Стъпка 11: Настройка и използване

Сега, когато сте готови да използвате устройството, ето няколко съвета за настройка.

В стаята на Алън има телевизор с голям екран с HDMI вход, който седи на стената срещу стаята му от леглото. Поставихме лаптопа му на скрин под екрана и го свързахме. Ако настроите това в стая, намерете нещо малко по -дълго от 15 фута. Мислехме, че ще бъде достатъчно, но нямаше толкова отпуск, колкото бих искал.

За да държим устройството, ние купихме тази ръка на Amazon за 19,50 долара. Това е 25 гъвкаво рамо, предназначено за държане на уеб камера или GoPro, със скоба, която работи чудесно за закрепване върху плот или легло. На него има монтаж в стил GoPro, който ние проектирахме за монтаж, за да се монтира сигурно.

Когато го донесохме първо на Алън, бях изненадан от това, което всъщност се нуждае от промяна. По отношение на устройството, той просто искаше да забавим курсора малко, което оттогава направих. Това, което той наистина искаше, беше още малко гласово управление за компютъра, за да елиминира максимално използването на екранната клавиатура. Sip-n-puff може да се използва в комбинация с някои инструменти за достъпност на компютъра, за да се увеличи максимално ефективността. Списък на всичко, което направихме за неговия компютър, е по -долу:

• Настройте Cortana да отговаря по всяко време на „Hey Cortana“.
• Инсталира екранна клавиатура и добави пряк път на работния плот.
• Създаден скрипт с AutoHotKey за отваряне на инструмента за диктовка на Window 10 (Win/H).
• Инсталиран Firefox и Adblock и AdBlockPlus. (Cortana все още използва Edge, за съжаление, но получавате това, което получавате)
• Мащабиран графичен интерфейс и икони и текст до 125%
• Инсталиран е плъгин във Firefox за активиране на гласово търсене с едно натискане на бутон (на сайтове като Google)
• Инсталира CCleaner, за да се опита да накара компютъра си да работи по -бързо (Вероятно не е необходимо, но лаптопът му беше бюджетен модел от нисък клас и все още е доста бавен. Успях да го ускоря малко.)

Мисля, че това, което той ще използва най -много, е функцията за гласово търсене на Cortana, така че може би повечето от функциите на firefox ще останат неизползвани. Той вече имаше дом в Google и Алекса, така че трябва да свикне с Кортана доста бързо.

Друго хубаво нещо, което трябва да направите, е да отпечатате ръководството за потребителя (разбира се, намерено в GitHub) и да го оставите с устройството, така че всички медицински сестри да могат да знаят как да отделят мундщука и да напомнят на потребителя как да го използва, ако необходими.

Още нещо: С всички пукнатини и отвори в 3D отпечатаната част, тя ще събира бактерии, ако не се грижи правилно. В ръководството за употреба препоръчваме да правите допълнителни мундщуци и да ги миете поне веднъж седмично в съдомиялна машина или да ги стерилизирате във вряща вода. Това ще им помогне да се поддържат чисти!

Стъпка 12: Готово

Надяваме се, че вече имате завършена, работеща Sip-N-Puff мишка и някой може да използва компютър!

Ако не, винаги съм тук, за да помогна и бих искал да чуя за всички проблеми или обратна връзка, които имате.

Втора картина: Това е подобрена версия на „Sup, която разглежда проблемите с бактериите. Той включва дихателен филтър и мундщук от неръждаема стомана. Мундщукът може да се стерилизира и да се сменят дихателните филтри, за да се гарантира, че бактериите не могат да влязат в устройството и да не растат по мундщука.

Търсите да закупите „Sup?

Нямам онлайн магазин, но с удоволствие сглобявам подобрената „Sup for you!

За да закупите „Sup, можете да се свържете с мен на Jacobtimothyfield (a) gmail (dot com).

Цена: Ако сте в състояние да чакате 3-4 месеца, цената ще бъде около $ 120, включително доставка, 15-футов USB кабел и монтажна рама. (Чакането е, защото аз доставям части от Китай, а доставката отнема 1-3 месеца.)

Първа награда в конкурса за микроконтролер