Хаптична ръкавица за слепи: 7 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

Хаптичната ръкавица е устройство за слепи и/или хора със зрителни увреждания, което предоставя на потребителя информация за препятствия в непосредствена близост. Ръкавицата използва два ултразвукови сензора, които отчитат разстоянието и ориентацията на обектите. В зависимост от това, което тези сензори откриват, вибрационните двигатели, разположени в ръкавицата, вибрират в уникални модели, за да предадат тази информация на потребителя.

Стъпка 1: Списък на доставките

Електронни:

- #1201: Вибриращ диск с малък мотор - ERM (x4) [$ 1,95 ea.]

- #2305: Adapruit DRV2605L Контролер за тактилен двигател (x4) [$ 7.95 ea.]

- #659: FLORA - Носеща се електронна платформа - Съвместима с Arduino [$ 14.95]

- HC-SR04 ултразвукови сензори за разстояние (x2) [$ 2,99 ea.]

- #2717: TCA9548A I2C мултиплексор [$ 6.95]

- #3287: 3 държача за батерия AA с JST конектор [$ 2,95]

- #1608: Плата за платки Adafruit Perma-Proto с четвърт размер- единична [$ 2,95]

- Лентов кабел

- 200 и 220 ома резистори

Изработка:

- Велкро ленти [$ 2.98]

- #615: Комплект игли - 3/9 размери - 20 игли [$ 1,95]

- Неопрен или друг устойчив плат

Обща цена: $ 78.31

Повечето компоненти са закупени от Adafruit.com

Стъпка 2: Breadboarding

Първата стъпка е да свържете всичките си компоненти с помощта на макет, така че да можете да се уверите, че всички те работят правилно, преди да ги фиксирате върху крайния продукт. Следващата схема и изображение ще ви дадат представа къде всичко трябва да бъде свързано. Ето разбивка на това, което прави всеки компонент:

Arduino Uno/FLORA

Това е микроконтролерът, който е частта, която е програмируема. Той също така осигурява захранване на всички компоненти от батерията. Първоначално свързах всичко към Arduino Uno, тъй като той има 5v захранване, но след това го замених с FLORA и 3 батерии AA (4.5v).

Контролер за тактилен двигател

Тези контролери се свързват директно към всеки вибрационен двигател и ви позволяват да програмирате всеки вибрационен двигател независимо един от друг, като същевременно имате предимството да включите предварително фиксирана библиотека от вибрационни ефекти. Те не са от решаващо значение за функцията на ръкавицата, но улесняват програмирането, тъй като не е необходимо да програмирате собствените си модели на вибрации от нулата.

Мултиплексер

Това просто действа като нещо като разширител, тъй като няма достатъчно SCL/SDA щифтове на FLORA, за да побере всички контролери на тактилните двигатели. Той също така ви позволява да комуникирате независимо с всеки контролер на хаптичен двигател, като присвоите уникален адрес на всеки от тях.

Вибрационни двигатели

Това е, което предоставя на потребителя тактилна обратна връзка. Те вибрират в определени модели в зависимост от това как ги програмирате. Повече за това как работят тук.

Ултразвукови сензори

Тези сензори измерват разстоянието на обектите пред тях. Те правят това, като изпращат "задействащ" сигнал, който отскача от всички близки обекти и се връща като "ехо" сигнал. След това програмата може да интерпретира времето на забавяне и да изчисли приблизителното разстояние. Не забравяйте да ги маркирате с „ляво“и „дясно“, за да не се объркате по -късно. Повече за това как работят тук.

Стъпка 3: Кодиране

Сега, когато всичко е свързано, можете да изтеглите кода във вашата FLORA и да го тествате. Изтеглете файла по -долу и необходимите библиотеки (свързани по -долу). Този примерен код има функциите, изброени в горната таблица.

За да тествате кода, поставете голям плосък обект на по -малко от 6 инча от ултразвуковия сензор вдясно. Бордовият RBG трябва бързо да мига в синьо. Докато премествате обекта по -далеч, мигането трябва да стане по -малко бързо. Едновременно с това един от вибрационните двигатели (който по -късно ще бъде поставен на палеца) ще вибрира бързо, когато обектът е на по -малко от 6 инча и ще започне да вибрира с по -малка мощност, колкото повече премествате обекта. Същият модел трябва да важи за левия ултразвуков сензор, само с оранжева светлина вместо синя

Бях добавил допълнителна функция, която е, че RBG трябва да мига розово, а сензорите за вибрации на средния пръст и дланта трябва да вибрират, когато и двата сензора открият обект на по -малко от 6 инча. Тази функция обаче не е много надеждна. Запазих двигателите за вибрации на средния пръст и дланта в крайния дизайн, в случай че хората искат да измислят по -креативна функция за тях.

* НЕ* включвайте платката FLORA в компютъра чрез usb, докато външната батерия все още е свързана! Винаги първо изключвайте контакта от външната батерия.

* ПРЕДИ* изтеглянето на примерния код, предоставен тук, ще трябва да изтеглите следните библиотеки/драйвери:

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

github.com/adafruit/Adafruit_DRV2605_Libra…

github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

Ако кодът не работи или сензорите/двигателите ви не реагират:

- Уверете се, че сте избрали правилния COM порт в програмата Arduino.

- Уверете се, че вашите вибрационни двигатели са напълно свързани към контролните платки/хаптичните двигатели. Свързващите ги проводници са много тънки и лесно могат да се разхлабят.

- Проверете два пъти дали не сте смесили проводниците SCL/SDA (мултиплексор) или проводниците ECHO и TRIG (ултразвуков сензор). Няма да работи, ако те се превключат.

- Ако всичко работи нормално, когато е включено през usb, но греши, когато е свързано към външните батерии, вероятно е време да ги смените с нови батерии.

Стъпка 4: Запояване на връзки за данни

След като кодът е потвърден, че работи, можете да започнете сглобяването на крайния продукт. Започнах като първо начертах всички връзки по очертанията на ръка, за да визуализирам всички крайни връзки. Първо се съсредоточих върху всички връзки за данни, а след това свързах захранващите и заземяващите линии в края. Също така на този етап забравих да запоя резисторите към щифтовете ECHO и GND на ултразвуковите сензори (опа), така че те не са на изображението. В крайна сметка ги добавих, когато закачих ултразвуковите сензори към захранващия концентратор в центъра на ръкавицата.

Започнах със запояване на всички връзки към FLORA и си проправих път нагоре през мултиплексора, контролерите на хаптичните двигатели и вибрационните двигатели. Укрепих връзките си с горещо лепило, термосвиваеми тръби и електрическа лента.

Във всички изображения цветът на проводника съответства на следните връзки:

ЧЕРВЕН: мощност

ЧЕРЕН: смлян

ЖЪЛТ: scl

БЯЛ: sda

ЗЕЛЕН: мотор (-)

СИВ: мотор (+)

BROWN: ултразвуково сензорно ехо

ОРАНЖЕВ: ултразвуков сензор триг

Стъпка 5: Изработка на ръкавицата

Ръкавицата се състои от следните компоненти:

- Основен корпус на ръкавицата (който задържа вибрациите на дланта)

- 3 ленти за пръсти (розови, средни, палци), които държат 3 от вибрационните двигатели

- Ремък за захващане на батерията

Реших за дизайн на ръкавици без пръсти за по-голяма простота и можете да видите общия шаблон по-горе. Тази скица не е за мащабиране и вероятно ще трябва да регулирате размера, така че да пасне на ръката ви. Предназначен е за носене на лявата ръка. Първо проследих дизайна върху долната страна на някаква тъкан, а след това използвах нож Xacto, за да го изрежа. Формирах парчетата пръсти, като изрязах ленти от плат, достатъчно дълги, за да увивам пръстите си, и зашивайки ленти с велкро, за да ги задържа на място. След това направих торбички за настаняване на вибрационните двигатели и ги приших към лентите за пръсти, както и към средата на долната страна на основната част на ръкавицата (близо до дланта).

Този дизайн изисква минимално шиене и аз шиех само в тези сценарии:

- Залепете/подсилете велкро лентите към тъканта.

- Зашийте торбичките на вибрационния двигател върху лентите за пръсти и основния корпус на ръкавицата.

- Изградете чантата за батерията върху каишката за ръка.

Стъпка 6: Събиране (част 1)

Сега, когато ръкавицата беше сглобена и всички кабели завършени, започнах да прилепвам електрическите компоненти към ръкавицата. За тази стъпка последвах чертежа, който направих по -рано и изложих всички парчета. След това започнах да ги шия с помощта на канап. В крайна сметка поставих контролерите за тактилни двигатели от лявата страна на ръкавицата вместо от горната, защото така имаше по -голям смисъл, след като започнах сглобяването.

Стъпка 7: Монтаж (Част 2 - PWR + GND)

Накрая свързах всичките си компоненти към захранването и земята. За да направя това, настроих заземителна и захранваща шина на моята малка платка, като я свържа към gnd и pwr на FLORA. Свързах моите контролери на хаптичен двигател и мултиплексор към тези релси. След това свързах ултразвуковите си сензори към pwr и gnd, но също така се възползвах от допълнителното място на макета, за да добавя резисторите, които бях забравил по -рано. Тези резистори са от съществено значение, тъй като създават разделител, който понижава напрежението на ECHO сигнала, което се връща към FLORA.

Беше малко несигурно да запоите връзките gnd и pwr, след като всичко вече беше зашито, така че може да искате първо да направите цялото запояване. Имаше смисъл да чакам, защото все още не бях напълно сигурен какво ще бъде окончателното оформление на всички компоненти.

Използвайки малко лепило Gorilla, залепих малък парче дърво към ръкавицата, за да повдигна дъската, и добавих велкро, за да залепя дъската към дървото (вижте изображението по -горе). Направих това, за да мога лесно да го повдигна и да проверя за къси панталони.

Последната стъпка е да залепите горещо вашите ултразвукови сензори от двете страни на повдигнатата дъска.

И СИ ГОТОВ!