Cat Whisker Sensory Extension Wearable (2.0): 6 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Този проект е продължение и преосмисляне на бившия ми колега (metaterra) "Whisker Sensory Extension Wearable".

Целта на този проект беше да се съсредоточи върху създаването на нови, обогатени с изчисления „сензорни разширения“, които позволяват увеличено усещане за естествения свят. Основните ми усилия с този проект бяха посветени на създаването и внедряването на сензорни увеличения, които ще разширят усещането чрез сензори и ще отговорят с тактилен изход за потребителя. Намерението е да се даде възможност на всеки да създаде свои собствени сензорни разширения и по този начин да картографира вътрешно човешки/животински сетива върху хардуера. Ефективно разширяване на сетивата ни по нови и вълнуващи начини, които ще доведат до по -добро разбиране за това как нашият мозък е в състояние да се адаптира към новите външни сетива.

Този материал се основава на работа, подкрепена от Националната научна фондация по грант № 1736051.

Проектът е разработен в лабораторията за игриви изчисления и занаятчийска технологична лаборатория към университета в Колорадо Боулдър.

Ако имате някакви въпроси, искате да сте в крак с моята работа или просто да подхвърляте идеи, моля, направете го в моя Twitter: @4Eyes6Senses.

С този проект исках да използвам предишното сензорно разширение с мустаци за носене и да го направя по-леко, по-рентабилно, както и по-лесно за конструиране. Ето преглед на различните компоненти и техните функции:

- Два комплекта персонализирани гъвкави сензорни мустаци (общо 4, 2 на страна) получават тактилна информация (огъване, огъване и т.н.) от обекти в непосредствената среда на потребителя. Първоначалната информация за напрежение/съпротивление, получена от всеки сензор, след това се преобразува в информация за ъгъла на огъване (например ъгъл на огъване от 10 градуса). Тази информация за ъгъла на огъване впоследствие се преобразува в пропорционален изход за модулация на широчината на импулса и се изпраща до съответните вибрационни двигатели на челото на потребителя.

- Всеки сензор за гъвкав мустак е прикрепен към 1 ProtoBoard и свързан към Arduino UNO, който извършва преобразуването/преобразуването.

- Четири вибрационни двигателя доставят тактилни стимули към челото на потребителя. Всеки използван двигател се свързва с един мустак, интензитетът на вибрационния двигател се основава на праг, който ще бъде зададен въз основа на сензора за мустаци.

Консумативи

14 "дълга, 0,08" широка, 0,03 "дебела полистиролна лента

4 еднопосочен сензор за огъване/огъванеSugru

JST щепсели

Вибрационни двигатели

Твърди ленти за глава

ProtoBoard - Square 1"

Комплект тел (препоръчвам силиконова изолация) ЗАБЕЛЕЖКА: ще използвате около 2-3 фута проводник за всяка връзка

Прозрачен акрил или картон с дебелина 1/16"

Термосвиваеми тръби

Течни нокти

47k резистори

NITECORE или друг тип лента за глава

Велкро

Стъпка 1: Сглобяване на мустаци

(Отказ от отговорност! Това е взето директно от предишните инструкции.)

Отне ми известно време, за да разработя апарат за сензори за мустаци, който беше достатъчно гъвкав, за да имитира истински мустаци, но достатъчно твърд, за да се връща последователно в права, разгъната позиция. В крайна сметка използвах 4 "еднопосочен сензор за огъване/огъване от Flexpoint Sensor Systems (вижте фигура 1). JST щепсел е запоен към краката на сензора, след това 14" дълга, 0,08 "широка, 0,03" дебела полистиролова лента (Купих моя в местен магазин за хардуер) е залепено със силиконово лепило към сензора, нанесено е термосвиване и защитно покритие на Sugru е оформено около цялата основа на мустака. Ето подробните инструкции:

-Вземете края на щепсела на 3-пиновия JST конектор и отстранете централния проводник (Вижте фигури 2-4)

- Прекъснете кабелите на щепсела, така че да имате ~ 1,5 см оставащ проводник, след това отстранете и запоявайте тези кабели към щифтовете на сензора (помнете ориентацията на щепсела/сензора). Използвах термосвиване за осигуряване на изолация (Вижте фигури 5, 6)

- Монтирайте полистиролната лента към сензора с някакво гъвкаво лепило (използвах силиконово лепило Liquid Nails). Уверете се, че сте закрепили лентата към сензора добре (Вижте фигури 7, 8)

- Вземете вашия Sugru (използвах единична опаковка от 5 g) и го оформете около основата на сензора/лентата/щепсела, като внимавате да обгърнете всички тези компоненти. Също така, не забравяйте да приложите Sugru достатъчно високо, за да закрепите напълно лентата, но не твърде високо, за да ограничите лекотата на движение/огъване на сензора. Отделете време. Ще имате поне 30-45 минути, докато Sugru започне да се втвърдява. Преди да оставите да изсъхне, уверете се, че щепселът ви е поставен правилно в страната на гнездото на JST конектора (Вижте фигури 9-13)

- И накрая, залепих етикети към мустака. Бяха използвани странична (L/R) и цифрова позиция (1-4) (Вижте фигури 14, 15)

- Направете още 3 (или колкото искате броя мустаци). Не забравяйте да създадете всяка мустачка по същия начин. Това ще помогне с калибрирането на сензора по -късно.

Стъпка 2: Монтаж на мустаци

Сега, когато сензорите за гъвкави мустаци са завършени, вече можем да ги монтираме върху бузата (фигура 1). Metaterra проектира извито рамо с диск за монтаж, той го направи с помощта на Adobe Illustrator и използва като материал прозрачен акрил с дебелина 1/16 . ЗАБЕЛЕЖКА: Ако лазерният нож не е лесно достъпен, можете да опитате да направите монтажните картон или друг лесно изрязан материал, просто разпечатайте PDF файла и го изрежете около проследяването, докато е наслоен върху картон. След лазерно рязане пробийте четири отвора в акрила, след което преплетете JST щепселите през отворите (фигури 1, 3 и 4), след това вградете мустаците в дисковата част на стойката с помощта на Sugru. Ето подробните инструкции:

- Отворете векторния файл на рамото на мустаци (PDF). Материалът, използван за тази инструкция, е 1/16 прозрачен акрил и изрязан с лазерен нож.

- Пробийте четири дупки в стойката за бузите. Не се колебайте да играете с размера на дупката, както и с разстоянието, за да направите мустаците толкова близо или далеч, колкото искате.

- Прокарайте 2-пиновия JST щепсел през отворите. уверете се, че страните с отвора са обърнати една от друга.

- Уверете се, че вашите мустаци са разположени там, където искате да бъдат. Използвайте Sugru и оформете JST щепселите на място върху частта от диска на парчето (това ми отне около четири пакета Sugru). С Sugru ще имате около 30 минути време за мухъл, така че отделете време и се уверете, че мустаците няма да се припокриват, когато са включени, и че щепселите JST са ориентирани там, където искате. След като сте доволни от поставянето, оставете Sugru да изсъхне за един ден.

- Референтни фигури 9 и 10 за тази стъпка, също така имайте предвид, че по моя дизайн: бяло = 3,3 V, черно = GND и червено е аналоговият щифт. Запояйте двата края на JST щепсела от едната страна на 1 'ProtoBoard, след това повторете с другия мустак. Създайте делител на напрежение, използвайки моя дизайн, или променете оформлението (можете също да погледнете ръководството за свързване на гъвкавия сензор на SparkFun).

- За да прикрепите бузите на бузите към лентата за глава, се използват два винта/болта за закрепване на ръката към лентата за глава (фигура 11).

Стъпка 3: Интеграция на вибрационен двигател, лента за глава и настройка на батерията

Свързването на вибрационните двигатели е доста право напред, червеният кабел ще се свърже с цифров PWM щифт на Arduino, а синият ще се свърже с GND. Вибрационните двигатели са прикрепени към лента за глава NITECORE с помощта на велкро, разположението се основава на мустака, към който е вързан, външните вибрационни двигатели са вързани към предните мустаци, а вътрешните вибрационни двигатели са вързани към задните мустаци (Фигура 6).

- Запоявайте проводниците към краищата на всеки вибрационен двигател, прилагайте термосвиваемост към всяка връзка, след това прилагайте термосвиваемост към кабела на вибрационния двигател, както и току -що сгънатите кабели (Фигура 2), повторете 3 пъти. Залепете велкро диск (страна на куката) към задната част на двигателя. Повторете 3 пъти.

- Изрежете една лента велкро, така че колекцията от проводници на двигателите да може да бъде свързана заедно и велкро към предната част на лентата за глава NITECORE (Вижте фигура 5). Прилепете (използвах супер лепило) лентата към вътрешната предна част на лентата за глава и закрепете двигателите към лентата в същата ориентация, както сте поставили отворите за мустаци върху скулата (Фигура 7)

- Използвайте щипка или цип, за да свържете кабелите на вибрационния двигател, това ще помогне да се предпазят вибрационните двигатели от издърпване/счупване (Фигура 7).

Стъпка 4: Микропроцесор и свързване на всичко към Arduino

Всички вибрационни двигатели и мустаци ще се свържат към Arduino UNO. Ще ви е необходима допълнителна прототипна платка, която ще ви позволи да запоявате 9 GND кабела и 4 3.3V кабела. Също така най -вероятно ще ви е необходим комплект конектори за dupoint, за да добавите щифтове и корпус към кабелите, които трябва да бъдат включени директно в Arduino. Проводниците на щифтовете на вибрационния двигател (червен кабел) се свързват с цифровите щифтове на Arduino: 3, 9, 10, 11 (Тези щифтове са избрани, защото позволяват ШИМ). GND проводниците на вибрационния двигател (черни или бели) ще бъдат запоени върху прототипиращата платка. Щифтовете за мустаци (червен кабел) ще се свържат с аналоговите щифтове на Arduino: A0, A1, A2, A3. Мустаците VCC кабели (бял кабел) и заземени кабели (черни) ще бъдат запоени върху дъската за прототипиране.

Стъпка 5: Приложете кода

Добре, сега е време да качите кода. Има няколко неща, които трябва да промените, преди да сте готови да разбиете света.

- Първо, използвайте мултицет, за да измерите както изходното напрежение на VCC, така и съпротивлението на 10k резистора. Въведете тези стойности в съответните им места в кода.

- След това проверете отново дали всички други променливи са настроени на правилните входове/изходи (напр., Mtr, flexADC и т.н …).

- След това включете вашия Arduino и качете кода.

- След като стартирате, ще видите в серийния монитор, че Bend + (номер на мустаци) ще отпечата. Сега е време да калибрирате мустака (всеки мустак е уникален и ще има малко по -различно изходно съпротивление). Задайте променливата STRAIGHT_RESISTANCE на каквото и да се отпечатва базовото съпротивление (т.е. разгъната позиция на мустаци). След това задайте променливата BEND_RESISTANCE на STRAIGHT_RESISTANCE + 30000.0. В първоначалния код тази променлива е предназначена да отразява изхода на съпротивлението на гъвкавия сензор при завой от 90 градуса. Тъй като нашите мустаци не се доближават до пълен завой от 90 градуса (поне в типичните ситуации), добавянето на 30000.0 ома към базовото съпротивление работи отлично. Чувствайте се свободни да зададете съпротивлението на огъване на това, което работи най -добре за вашето приложение. Ако сте задали всичко правилно, тогава виждате, че когато мустака е разгънат, ъгълът на огъване от 0 градуса (повече или по -малко) ще се отпечата. След това можете да зададете праговите стойности, които ще активират вибрационните двигатели въз основа на ъгъла. След това можете да тръгнете!

Стъпка 6: Готово

Вече имате носещи мустаци и сте готови да (усетите) света!

Ако имате някакви задълбочени въпроси, искате да научите за увеличаването на човешкия потенциал, искате да сте в крак с моята работа или просто да разхвърляте идеи, моля, направете това в моя Twitter:

Благодаря!