Тежко дистанционно управление на ASD: 7 стъпки (със снимки)

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

По време на първия магистър по електромеханично инженерство студентите са изправени пред предизвикателството да създадат робот по проекта на курса Мехатроника от професор Брам Вандерборт. Като екип от три момичета решихме да се възползваме от възможността да работим с млади хора с тежък аутизъм. „Направи своя избор“представлява проект в сътрудничество с Parhélie Brussels, частен институт за деца и възрастни с аутизъм, психотични или тежки невротични състояния. Целта е да се създаде устройство, което дава възможност на млади възрастни с тежко ASD (разстройство на аутистичния спектър) на възраст от 12 до 18 години да комуникират с компютри. Тъй като младите хора не говорят, устройството трябва да им помогне да взаимодействат и с хората. Отсега нататък полагащите грижи няма да трябва да избират от името на младите възрастни, но младите хора ще могат да вземат решения самостоятелно. Основната цел е, че те могат сами да изберат опция за песен или вечеря, показана на екраните на компютъра.

Тъй като е интересно да се предостави възможност за повторно използване на проекта в други бъдещи проекти, ще се вземе предвид възможността за удължаване. Кодирането на компютърното приложение ще се извърши по такъв начин, че опциите за избор могат да бъдат разширени по желание.

За дизайна е важно да се вземе предвид, че децата лесно се разсейват, нямат много добри двигателни умения и вероятно ще се опитат да унищожат устройството. Проектирана е кутия, където цялата електроника може да се съхранява вътре. За да се предпази от удари, батерията се съхранява в отделна кутия, а електронните компоненти се запояват върху печатна платка.

Стъпка 1: Първо проектиране

Преди да помислите за електронни компоненти за проекта, добре е да измислите първи дизайн на кутията, тъй като електрониката трябва да се побере в кутията, но кутията може да не стане твърде голяма, за да се използва като дистанционно, това е опит и грешка процес за намиране на подходящи размери. С помощта на програмата Autodesk Inventor Professional 2018 е създадена първа идея. По този начин предвиденото пространство за всички необходими компоненти може да се вземе предвид при търсене в интернет.

Кутията ще действа като дистанционно, с 3 бутона, за да избирате между опциите, показани на екрана на компютъра. 2 -те външни бутона ще функционират като контролни бутони за превключване между млади възрастни с тежък аутизъм, от голямо значение е да направите кутията не твърде сложна и разсейваща и винаги да поддържате същата конвенция на цветовете. С помощта на акселерометър, левият RGB LED бутонът винаги ще показва син цвят, а десният винаги ще показва червен цвят, без значение как е ориентирано дистанционното. Цветовете са видими през цялото време и ще изчезнат за няколко секунди при натискане на бутон. Едновременно с натискането на бутона, пиезобузерът ще издаде звук, а вибрационните двигатели ще позволят на кутията да вибрира в ръцете на детето. За да се свърже действието на бутоните с компютърното приложение, сигналите се изпращат към приложението чрез Wi-Fi връзка.

Крайната кутия има проста, правоъгълна форма, снабдена с 3 отвора за бутоните (горната кутия), 2 отвора (отпред и отзад) за свързване на зарядното устройство за батерии и Redbear Duo и 4 много малки отвора, разпределени от двете страни, за да се гарантира, че звукът на пиезобумера е забележим. Ръбовете на кутията са заоблени, за да се предотврати нараняването на младите хора върху себе си или околните.

Стъпка 2: Вземете вашите компоненти

Ще имаш нужда:

- 3D принтер (може да бъде достъпен в публичния FABlab Brussels) Използвахме принтерите, достъпни за студенти по електромеханично инженерство във VUB.

- поялник и спойка

- Colorfabb XT - прозрачен материал за 3D печат Наличен на:

- Redbear DuoИнформация: https://redbear.cc/duo Купете от: https://www.antratek.com/redbear-duo Цена: € 30, 13 Работното напрежение на Redbear Duo е 3, 3 V. Другите електрически компоненти се нуждаят да бъдат избрани така, че да могат да работят на 3, 3 V.

- Зелен (по избор) LED аркаден бутон Информация: https://www.adafruit.com/product/3487 Купете от: https://www.sossolutions.nl/ Цена: € 4, 55

- 2 RGB LED бутона (резистори, използвани за свързване на печатна платка) Купете от: https://www.aliexpress.com/item/ONPOW-22mm… Цена: € 18

-Акселерометър ADXL345 Информация: https://www.sparkfun.com/products/9836 Купете от: https://www.antratek.nl/tri-axis-adxl345-breakoutЦена: 21, 75 евро Това е цифров 3-осен акселерометър, който не използва много енергия. Искаме батерията да издържи възможно най -дълго.

-Li-IonBattery 1200 mAh Информация: https://www.adafruit.com/product/258 Купете от: https://www.kiwi-electronics.nl/lithium-ion-polym… Цена: € 11, 95A Li-ion батерията е избрана, въпреки че това не е най-сигурният тип батерия, тъй като дистанционното трябва да се зарежда чрез микро-USB. В противен случай болногледачите винаги трябва да отварят кутията, за да сменят батериите.

-Зарядно устройство за батерии Информация: https://www.adafruit.com/product/259 Купете от: https://www.kiwi-electronics.nl/usb-li-ion-lipoly… Цена: € 14, 90

- PiezobuzzerInformation: https://www.adafruit.com/product/1739 Купете от: https://www.adafruit.com/product/1739 Цена: € 1, 25

-2 вибрационни двигателя (свързани заедно с резистор и транзистор) Информация: https://www.adafruit.com/product/1201 Купете от: https://www.kiwi-electronics.nl/vibrating-mini-mo…: 2, 50 евро

- Печатна платка (PCB) за регулиране на електрическите компоненти

- Резистори 4 резистора от 150 Ohm (2 за всеки RGB аркаден бутон) 2 резистора от 4,7 kOhm (за акселерометъра) 3 резистора от 10 kOhm (1 за всеки бутон) 1 резистор от 100 Ohm (за вибрационните двигатели) 1 PN2222 транзистор (за вибрационните двигатели)

- Винтове 2 M2, 5x8 винта за дъската на компонентите 5 M3x8 винта за дъното на кутията (4) и дъното на кутията за батерии (1) 4 M2, 5x8 винта за дъното на вибрационните кутии (2 за всяка кутия)

За програмиращата част, Java в Eclipse беше използвана за програмиране на приложението. Redbear Duo е програмиран с помощта на Arduino IDE.

Стъпка 3: Запояване на електронни компоненти на печатни платки

За да запоите всички компоненти на печатна платка, трябва да са известни връзките с Redbear Duo. Тези връзки могат да се визуализират на първата снимка. Всички компоненти, използвани в проекта, са свързани към входните/изходните щифтове на Redbear Duo. За да свържете бутоните и вибрационните двигатели, са необходими резистори и транзистори. Тези части могат да бъдат визуализирани в другите 3 снимки. За да знаете кои резистори и транзистори се използват и къде са поставени, в тези снимки са дадени схема и допълнителни бележки.

Странична бележка: Пристанищата, дадени на снимките, са тези, използвани в проекта. Възможно е да изберете различни портове. Трябва да се вземат предвид само някои ограничения: SDA и SCL портовете на акселерометъра трябва да бъдат свързани съответно към пин D0 и пин D1 на Redbear Duo. Звуков сигнал и вибрационни двигатели трябва да бъдат свързани към PWM щифт.

Ръководството за свързване на акселерометъра може да се намери на уебсайта на Sparkfun. Комуникацията, която се използва, е I2C.

Стъпка 4: Дистанционно за 3D печат

След като дизайнът бъде подобрен, кутията може да бъде отпечатана 3D. За крайния продукт трябва да бъдат отпечатани 5 различни части:- дъното на кутията- формата на кутията- фиксиращата плоча на кутията за батерии- фиксиращите плочи на вибрационните кутии (2)

Прототипът е проектиран с помощта на 3D принтер Ultimaker 2. Материалът, използван за всички компоненти, е ColorFabb XT.

Стъпка 5: Програмирайте Redbear Duo

Докато дизайнът на кутията се подобрява и отпечатва, микроконтролерът може да бъде програмиран.

Повечето от входно/изходните пинове, използвани за свързване на компонентите към Redbear Duo, вече са обяснени в стъпка 3. Останалите могат да бъдат намерени в кода.

Както бе споменато по -горе, цветовете на външните бутони трябва да бъдат адаптирани в зависимост от ориентацията на кутията. Ето защо се използва акселерометър. В кода цветът се променя, когато x-координатата на акселерометъра е по-голяма от 50. Това зависи от начина, по който акселерометърът е поставен в полето. Не забравяйте да проверите стойността на x-координатата във вашето устройство и да адаптирате кода, ако е необходимо. Необходимата библиотека за четене на стойностите на акселерометъра може да бъде намерена на уебсайта на Sparkfun, споменат в стъпка 3.

За да спестите батерията, когато устройството не се използва, Wi-Fi и LED светлините могат да бъдат изключени. Когато кутията е поставена от дясната страна и двата външни бутона са натиснати, кутията се изключва. За да събудите кутията, трябва да се натиснат външните бутони (ориентацията няма значение за това действие). За тази стъпка е най-добре да проверите стойността на y-координатата, когато полето е поставено от дясната страна, и ако е необходимо, да я адаптирате.

Стъпка 6: Направете приложението

За да се направи дистанционното лесно за използване, е създадено приложение на Java. Приложението може да комуникира с дистанционното чрез WiFi връзка. Използвайки получената информация от дистанционното, приложението ще превърта опциите и по този начин избира снимки или възпроизвежда песни. Тъй като програмата трябва да се разширява, могат да се добавят имена и категории.

В първия панел трябва да бъде избрано името на младия възрастен, който ще използва дистанционното. Използвайки текстовото поле и бутоните в долната част на панела, имената могат да се добавят или изтриват.

След като изберете името на младия възрастен, трябва да бъде избрана категорията. Ако е избрана категорията „Музика“, при потвърждаване на избор ще се пусне песен.

Последният екран е единственият екран, който ще бъде видян от младия възрастен, а това е и единственият панел, който може да се управлява от дистанционното. Можете да превъртате снимките, като отидете наляво или надясно. Ако избор е потвърден чрез натискане на средния бутон на дистанционното управление, около изображението се появява зелена рамка. На този етап не е възможно да превъртите до различни опции. При повторно натискане на бутона за потвърждение изборът се премахва.

Прозорците „Добавяне на файл“и „Изтриване на файл“могат да се използват за добавяне и изтриване на изображения. Когато добавяте файлове в категория Музика, трябва да се следват две стъпки. В първия изскачащ прозорец може да бъде избрано изображението, което трябва да се покаже на екрана. Във втория изскачащ прозорец трябва да бъде избрана песента, свързана с това изображение. Избраната песен трябва да бъде mp3 формат.

За да изтриете файл, името на изображението трябва да бъде избрано в списъка, който се появява при натискане на бутона „Изтриване на файл“.

Стъпка 7: Сглобете кутията

Като последна стъпка кутията трябва да бъде сглобена. - За да се придаде допълнителна здравина на кутията, от вътрешната страна между бутоните се използва пяна. Имайте предвид, че проводниците на бутоните също се нуждаят от малко място!- Батерията се поставя в кутията за батерии и фиксирането на батерията се завинтва върху нея. - Вибрационните двигатели са оборудвани с тънък слой лепило, което може да се използва за фиксирането им в кутиите на вибрационните двигатели. Тъй като кутиите са малки, може да се използва линийка или малък предмет, за да се притиснат двигателите малко по -добре към страните на кутията. Когато двигателите са фиксирани, кутиите също могат да бъдат затворени чрез фиксиране и винтове. - Проводниците от бутоните и вибрационните двигатели са свързани към печатната платка.- ПХБ може да бъде свързана към 3D отпечатаните странични колони с помощта на винтове. Сглобяването на печатната платка трябва да се извърши по такъв начин, че Redbear Duo и зарядното устройство да са правилно локализирани в кутията (близо до отворите).- Накрая, дъното на кутията е сглобено към колоните в ъглите чрез с помощта на винтове.

Честито! Когато стигнахте до края на тази стъпка, успяхте да преработите дистанционното управление за млади хора с тежък аутизъм. На този етап от проекта се препоръчва да тествате дали всичко работи както желаете. Успех и забавление!