Walking Guide for å forbedre mobiliteten til synshemmede: 6 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

Målet med den instruerbare er å utvikle en turguide som kan brukes av funksjonshemmede, spesielt synshemmede. Den instruerbare har til hensikt å undersøke hvordan turveiledningen kan brukes effektivt, slik at designkravene for utviklingen av denne turveiledningen kan formuleres. For å oppfylle målet har denne instruerbare følgende spesifikke mål.

• Å designe og implementere brilleprototypen for å veilede synshemmede
• Å utvikle en turguide for å redusere kollisjon med hindringer for synshemmede
• Å utvikle en metode for oppdagelse av hull i veibanen

Tre stykker avstandsmålesensorer (ultralydsensor) brukes i vandringsguiden for å oppdage hindringen i hver retning, inkludert foran, venstre og høyre. I tillegg oppdager systemet hullene på veibanen ved hjelp av sensor og konvolusjonelt nevralnettverk (CNN). Den totale kostnaden for vår utviklede prototype er omtrent $ 140 og vekten er omtrent 360 g inkludert alle elektroniske komponenter. Komponentene som brukes til prototypen er 3D -trykte komponenter, bringebær pi, bringebær pi kamera, ultralydsensor etc.

Trinn 1: Nødvendige materialer

• 3D -trykte deler

  1. 1 x 3D -trykt venstre tempel
  2. 1 x 3D -trykt høyre tempel
  3. 1 x 3D -trykt hovedramme

• Elektronikk og mekaniske deler

  1. 04 x Ultralydsensor (HC-SR04)
  2. Raspberry Pi B+ (https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-3-model-b-plus/)
  3. Raspberry pi-kamera (https://www.raspberrypi.org/products/camera-module-v2/)Lithium-ion batteri
  4. Ledninger
  5. Hodetelefoner

• Verktøy

  1. Hot Lim
  2. Gummibelt (https://www.amazon.com/Belts-Rubber-Power-Transmis…

Trinn 2: 3D -trykte deler

Brilleprototypen er modellert i SolidWorks (3D -modell) med tanke på dimensjonen til hver elektroniske komponent. I modelleringen er den fremre ultralydssensoren plassert i brillen for å bare oppdage forhindringene foran, venstre og høyre ultralydsensorer er satt til 45 grader fra brillepunktet for å oppdage hindringer i brukerens skulder og arm; en annen ultralydssensor er plassert mot bakken som vender mot deteksjon av hull. Rpi -kameraet er plassert i sentrum av opptoget. I tillegg er det høyre og venstre tempelet på brillen designet for å plassere henholdsvis bringebærpi og batteri. SolidWorks og 3D -trykte deler vises fra forskjellige sider.

Vi har brukt 3D -skriver for å utvikle 3D -modellen av opptoget. 3D -skriver kan utvikle en prototype opp til en maksimal størrelse på 34,2 x 50,5 x 68,8 (L x B x H) cm. I tillegg til dette er materialet som brukes til å utvikle modellen for brillen Polylactic acid (PLA) filament, og det er lett å skaffe og billig. Alle deler av brillen er produsert i huset, og monteringsprosessen kan enkelt utføres. For å utvikle modellen til brillen, er mengden PLA med støttemateriale nødvendig til omtrent 254 gram.

Trinn 3: Montering av komponentene

Alle komponentene er satt sammen.

1. Sett bringebær pi til 3D -trykte høyre tempel
2. Sett inn batteriet i det 3D -trykte venstre tempelet
3. Sett kameraet foran på hovedrammen der hullet er laget for kameraet
4. Sett inn ultralydsensoren ved det angitte hullet

Trinn 4: Maskinvaretilkoblinger

Tilkoblingen til hver komponent er kartlagt med bringebær -pi og vist at utløseren og ekko -pinnen til frontsensoren er koblet til GPIO8 og GPIO7 -pinnen på bringebær -pi. GPIO14 og GPIO15 kobler utløser- og ekkopinnen til sensoren for hullgjenkjenning. Batteriet og hodetelefonen er koblet til Micro USB -strøm og lydkontaktporten på bringebær pi.

Trinn 5: Brukerprototype

Et blint barn bærer prototypen og føler seg glad i å gå i miljøet uten kollisjon med hindringer. Det generelle systemet gir en god opplevelse under testing med synshemmede.

Trinn 6: Konklusjon og fremtidsplan

Hovedmålet med denne instruerbare er å utvikle en turguide for å hjelpe synshemmede å navigere selvstendig i miljøer. Hindringsdeteksjonssystemet tar sikte på å indikere tilstedeværelsen av hindringer rundt omgivelsene i retningene foran, venstre og høyre. Gryteoppdagelsessystemet oppdager hullene på veibanen. Ultralydsensoren og Rpi -kameraet brukes til å fange det virkelige miljøet til den utviklede turguiden. Avstanden mellom hindringen og brukeren beregnes ved å analysere dataene fra ultralydsensorene. Grytbildene blir først opplært ved hjelp av et konvolusjonelt nevrale nettverk, og hullene blir oppdaget ved å ta et enkelt bilde hver gang. Deretter blir prototypen til turguiden vellykket utviklet med en vekt på ca 360 g inkludert alle elektroniske komponenter. Meldingen til brukerne er gitt med tilstedeværelse av hindringer og jettegryter gjennom lydsignaler via hodetelefoner.

Basert på det teoretiske og eksperimentelle arbeidet som ble utført under denne instruksjonsfulle, anbefales det at ytterligere forskning kan gjøres for å forbedre effektiviteten til turguiden ved å ta opp følgende punkter.

• Den utviklede turguiden ble litt klumpete på grunn av bruk av flere elektroniske komponenter. For eksempel brukes bringebærpi, men alle funksjonene til bringebærpien brukes ikke her. Derfor kan utviklingen av en Application Specific Integrated Circuit (ASIC) med funksjonaliteten til den utviklede turguiden redusere størrelsen, vekten og kostnaden til prototypen
• I det virkelige miljøet er noen kritiske hindringer for synshemmede mennesker pukkel på veibanen, trappesituasjon, glatt veibane, vann på veibanen osv. Imidlertid oppdager den utviklede turguiden bare hullene på veien flate. Dermed kan forbedringen av vandringsguide med tanke på andre kritiske hindringer bidra i videre forskning for å hjelpe synshemmede
• Systemet kan oppdage tilstedeværelse av hindringer, men kan ikke kategorisere hindringene, som er avgjørende for synshemmede i navigasjonen. Semantisk pikselmessig segmentering av omgivelsene kan bidra til å kategorisere hindringene rundt miljøet.