Cat Whisker Sensory Extension Wearable (2.0): 6 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

Dette prosjektet er en videreføring og ny forestilling av min tidligere kollegas (metaterra) "Whisker Sensory Extension Wearable".

Hensikten med dette prosjektet var å fokusere på etableringen av nye, beregningsberikede "sensoriske utvidelser" som gir mulighet for forsterket sensing av den naturlige verden. Min store innsats med dette prosjektet var viet til fabrikasjon og implementering av sensoriske forstørrelser som vil utvide en følelse gjennom sensorer og svare med en taktil utgang for brukeren. Hensikten er å sette alle i stand til å lage sine egne sensoriske utvidelser, og dermed kartlegge iboende sanser for mennesker/dyr på maskinvare. Effektivt utvide sansene våre på nye og spennende måter som vil føre til en bedre forståelse av hvordan hjernen vår er i stand til å tilpasse seg nye ytre sanser.

Dette materialet er basert på arbeid støttet av National Science Foundation under tilskudd nr. 1736051.

Prosjektet ble utviklet i Lab for Playful Computation and Craft Tech Lab ved University of Colorado Boulder.

Hvis du har spørsmål, vil fortsette med arbeidet mitt eller bare kaste rundt ideer, vennligst gjør det på min Twitter: @4Eyes6Senses.

Med dette prosjektet ønsket jeg å ta den tidligere whisker sensoriske forlengelsen bærbar og gjøre den lettere, mer kostnadseffektiv og lettere å konstruere. Her er en oversikt over de forskjellige komponentene og deres funksjoner:

- To sett med spesialbygde flexsensorhårdenheter (totalt 4, 2 per side) mottar taktil informasjon (bøy, bøy, etc.) fra objekter i brukerens nærmiljø. Den opprinnelige spennings-/motstandsinformasjonen som mottas av hver sensor, blir deretter konvertert til informasjon om bøyevinkel (f.eks. En bøyevinkel på 10 grader). Denne bøyevinkelinformasjonen konverteres deretter til proporsjonal pulsbreddemodulasjonsutgang og sendes til tilsvarende vibrasjonsmotorer på brukerens panne.

- Hver whisker flex -sensor er festet til et 1 ProtoBoard og koblet til en Arduino UNO som gjør transdusering/konvertering.

- Fire vibrasjonsmotorer gir taktile stimuli til brukerens panne. Hver motor som brukes, korrelerer til en whisker, vibrasjonsmotorens intensitet er basert på en terskel som vil bli satt basert på whisker -sensoren.

Rekvisita

14 "lang, 0,08" bred, 0,03 "tykk polystyrenlist

4 ensrettet bøye/bøyesensor Sugru

JST -plugger

Vibrasjonsmotorer

Harde pannebånd

ProtoBoard - Square 1"

Et ledningssett (jeg anbefaler silikonisolasjon) MERK: du bruker rundt 2-3 fot ledning for hver tilkobling

1/16 tykk klar akryl eller papp

Krympeslange

Flytende negler

47k motstander

NITECORE eller annen type hodebånd

Borrelås

Trinn 1: Whisker Assembly

(Ansvarsfraskrivelse! Dette er hentet direkte fra den forrige instruksen.)

Det tok meg en stund å utvikle et whiskersensorapparat som var fleksibelt nok til å etterligne ekte kinnskjegg, men som var stiv nok til å konsekvent gå tilbake til en rett, ubøyelig posisjon. Jeg endte opp med å bruke en 4 "ensrettet bøyning/fleks -sensor fra Flexpoint Sensor Systems (se figur 1). En JST -plugg er loddet til sensorens ben, deretter en 14" lang, 0,08 "bred, 0,03" tykk polystyrenlist (Jeg anskaffet min på en lokal jernvarehandel) er silikonlim-limt til sensoren, varmekrymping påføres og et beskyttende belegg av Sugru støpes rundt hele bunnen av whisker-enheten. Her er de detaljerte instruksjonene:

-Ta pluggenden på den 3-pinners JST-kontakten og fjern senterledningen (se figurene 2-4)

- Klipp pluggledningene slik at du har ~ 1,5 cm ledning igjen, og ta deretter av og lodd disse ledningene til sensorpinnene (husk pluggen/sensorretningen). Jeg brukte varmekrymping for å gi isolasjon (se figur 5, 6)

- Monter polystyrenlisten til sensoren med et slags fleksibelt lim (jeg brukte Liquid Nails silikonlim). Sørg for å feste stripen til sensorbrønnen (se figur 7, 8)

- Ta din Sugru (jeg brukte en enkelt 5g pakke) og støp den rundt foten av sensoren/stripen/pluggen, og sørg for å kappe alle disse komponentene. Sørg også for å bruke Sugru høyt nok til å sikre stripen fullt ut, men ikke for høy til å begrense sensorens lette bevegelse/bøyning. Ta den tiden du trenger. Du har minst 30-45 minutter til Sugru begynner å stivne. Før du lar tørke, må du kontrollere at støpselet sitter godt i beholderens side av JST-kontakten (se figur 9-13)

- Til slutt festet jeg etiketter til whisker -apparatet. Side (L/R) og nummerposisjon (1-4) ble brukt (se figur 14, 15)

- Lag 3 flere (eller det antall whiskers du ønsker). Sørg for å lage hver morrhår på samme måte. Dette vil hjelpe med sensorkalibrering senere.

Trinn 2: Whisker Mount Assembly

Nå som whisker flex -sensorene er ferdige, kan vi nå montere dem på kinnstykket (figur 1). Metaterra designet en buet arm med en plate for montering, han gjorde det ved hjelp av Adobe Illustrator og brukte 1/16 tykk klar akryl som materialet. MERK: Hvis en laserskærer ikke er lett tilgjengelig, kan du prøve å gjøre festene av papp eller annet lett kuttemateriale, bare skriv ut PDF -filen og skjær rundt sporet mens den er lagt på papp. Etter laserskjæring borer du fire hull i akryl, og deretter vev JST -pluggene gjennom hullene (figur 1, 3 og 4), og legg deretter inn værhårene i diskdelen av festet ved hjelp av Sugru. Her er de detaljerte instruksjonene:

- Åpne whisker arm -vektorfilen (PDF). Materialet som brukes til denne instruerbare er 1/16 klar akryl og kuttet med en laserskjærer.

- Bor fire hull i kinnfeste. Lek gjerne med hullstørrelsen så vel som avstanden for å gjøre værhårene så nære eller langt unna som du vil.

- Vev den 2-pinners JST-pluggen gjennom hullene. Sørg for at sidene med åpningen vender bort fra hverandre.

- Sørg for at whiskers -portene er plassert der du vil at de skal være. Bruk Sugru og støp JST -pluggene på platen på stykket (dette tok meg rundt fire Sugru -pakker). Med Sugru har du rundt 30 minutter med muggtid, så ta deg god tid og sørg for at whiskers ikke overlapper hverandre når de er plugget inn, og at JST -pluggene er orientert der du vil ha dem. Når du er fornøyd med plasseringen, la Sugru tørke i en dag.

- Referanse figur 9 og 10 for dette trinnet, vær også oppmerksom på at på mitt design: hvit = 3,3V, svart = GND og rød er den analoge pinnen. Lodd de to endene av JST -pluggen på den ene siden av 1 'ProtoBoard, og gjenta deretter med den andre whiskeren. Lag en spenningsdeler ved hjelp av designet mitt eller endre oppsettet (du kan også se på SparkFuns flex sensor -tilkoblingsguide).

- For å feste kinnbitene på hodebåndet, brukes to skruer/bolter for å feste armen til hodebåndet (figur 11).

Trinn 3: Integrasjon av vibrasjonsmotorer, hodebånd og batterioppsett

Å koble til vibrasjonsmotorene er ganske rett frem, den røde kabelen kobles til en digital PWM -pinne på Arduino og den blå vil koble seg til GND. Vibrasjonsmotorene er festet til et NITECORE -hodebånd ved hjelp av borrelås, plasseringen er basert på whiskeren den er knyttet til, de ytre vibrasjonsmotorene er knyttet til de fremre kinnskjeggene og de indre vibrasjonsmotorene er bundet til bakhårene (figur 6).

- Loddetråd til hver vibrasjonsmotors ender, påfør varmekrymping på hver tilkobling, og påfør deretter varmekrymping på vibrasjonsmotorsnoren så vel som de nylig varmekrympede kablene (figur 2), gjenta 3 ganger. Fest en borrelåsskive (krokeside) på baksiden av motoren. Gjenta 3 ganger.

- Klipp en bånd med borrelås slik at samlingen av motorledninger kan bindes sammen og borrelås til fronten av NITECORE -hodebåndet (se figur 5). Fest (jeg brukte superlim) stripen til innsiden av hodebåndet og borrelås motorene på stripen i samme retning som du plasserte whisker-portene på kinnplaten (Figur 7)

- Bruk en klips eller glidelås for å koble til vibrasjonsmotorsnorer, dette vil bidra til å beskytte vibrasjonsmotorene mot å bli trukket/ødelagt (Figur 7).

Trinn 4: Mikroprosessor og koble det hele til en Arduino

Alle vibrasjonsmotorer og værhår vil koble seg til en Arduino UNO. Du trenger et ekstra prototypebrett som lar deg lodde 9 GND -kabler og 4 3,3V -kabler. Du vil også mest sannsynlig trenge et dupoint -koblingssett for å legge til pinner og hus til kablene som må kobles direkte til Arduino. Vibrasjonsmotorens pinneledninger (rød kabel) kobles til Arduino digitale pinner: 3, 9, 10, 11 (Disse pinnene ble valgt fordi de tillater PWM). Vibrasjonsmotorens GND -ledninger (svart eller hvit) loddes på prototypebrettet. Hårhårspinnene (rød kabel) kobles til Arduino analoge pinner: A0, A1, A2, A3. Whisker VCC -kablene (hvit kabel) og jordkabler (svart) loddes på prototypebordet.

Trinn 5: Implementere koden

Ok, nå er det på tide å laste opp koden. Det er noen ting du må justere før du er klar til å vispe verden.

- Først må du bruke et multimeter til å måle både VCC -utgangsspenningen og motstanden over 10k -motstanden. Skriv inn disse verdiene i de respektive stedene i koden.

- Kontroller deretter at alle andre variabler er satt til riktige innganger/utganger (f.eks. Mtr, flexADC, osv.).

- Deretter kobler du til Arduino og laster opp koden.

- Når du er i gang, ser du på seriemonitoren at Bend + (whisker number) skrives ut. Nå er det på tide å kalibrere whiskeren (hver whisker er unik og vil ha en litt annen grunnlinjemotstand). Sett STRAIGHT_RESISTANCE -variabelen til det baseline -motstanden (dvs. posisjonen for ikke -bøyde knurhår) skrives ut som. Sett deretter BEND_RESISTANCE -variabelen til STRAIGHT_RESISTANCE + 30000.0. I den originale koden var denne variabelen ment å gjenspeile fleksibilitetssensormotstanden ved en bøyning på 90 grader. Siden whiskers ikke kommer noen steder i nærheten av en full 90-graders bøyning (i hvert fall i typiske situasjoner), fungerer det å legge 30000,0 ohm til baseline-motstanden helt fint. Du er velkommen til å sette bøyemotstanden til det som fungerer best for deg. Hvis du har innstilt alt riktig, ser du at når bårhåren er bøyd, vil en bøyevinkel på 0 grader (mer eller mindre) skrives ut. Deretter kan du angi terskelverdiene som skal aktivere vibrasjonsmotorene basert på vinkelen. Etter dette er du i gang!

Trinn 6: Ferdig

Du har nå en whisker som kan bæres og er klar til å (føle) i verden!

Hvis du har grundige spørsmål, ønsker å lære om menneskelig forstørrelse, vil følge med i arbeidet mitt eller bare kaste rundt ideer, vennligst gjør det på min Twitter:

Takk!