Haptisk hanske for blinde: 7 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Haptic -hansken er en enhet for blinde og/eller synshemmede som gir brukeren informasjon om hindringer i sine nærmeste omgivelser. Hansken bruker to ultralydsensorer som rapporterer avstand og orientering av objekter. Avhengig av hva disse sensorene oppdager, vibrerer vibrasjonsmotorer plassert i hansken i unike mønstre for å formidle denne informasjonen til brukeren.

Trinn 1: Liste over rekvisita

Elektronisk:

- #1201: Vibrerende minimotordisk - ERM (x4) [$ 1,95 stk.]

- #2305: Adafruit DRV2605L Haptic Motor Controller (x4) [$ 7,95 ea.]

- #659: FLORA - Bærbar elektronisk plattform - Arduino -kompatibel [$ 14,95]

- HC-SR04 ultralydavstandssensorer (x2) [$ 2,99 stk.]

- #2717: TCA9548A I2C Multiplexer [$ 6,95]

- #3287: 3 AA -batteriholder med JST -kontakt [$ 2,95]

- #1608: Adafruit Perma-Proto Quarter-sized Breadboard PCB- Single [$ 2,95]

- Båndkabel

- 200 og 220 ohm motstander

Fabrikasjon:

- Borrelåsstrimler [$ 2,98]

- #615: Nålesett - 3/9 størrelser - 20 nåler [$ 1,95]

- Neopren eller annet slitesterkt stoff

Total kostnad: $ 78,31

De fleste komponentene ble kjøpt fra Adafruit.com

Trinn 2: Breadboarding

Det første trinnet er å koble alle komponentene dine ved hjelp av et brødbrett, slik at du kan forsikre deg om at alle fungerer som de skal før du fester dem til sluttproduktet. Følgende kretsdiagram og bilde vil gi deg en ide om hvor alt må kobles til. Her er en oversikt over hva hver komponent gjør:

Arduino Uno/FLORA

Dette er mikrokontrolleren, som er delen som er programmerbar. Det gir også strøm til alle komponentene fra batteriet. Jeg koblet først alt til en Arduino Uno siden den har en 5v -forsyning, men byttet den deretter ut med en FLORA og 3 AA -batterier (4,5v).

Haptic Motor Controller

Disse kontrollerne kobles direkte til hver vibrasjonsmotor og lar deg programmere hver vibrasjonsmotor uavhengig av hverandre, samtidig som de har fordelen av å inkludere et forhåndsfast bibliotek med vibrasjonseffekter. Disse er ikke kritiske for funksjonen til hansken, men det gjør det mye enklere å programmere siden du ikke trenger å programmere dine egne vibrasjonsmønstre fra bunnen av.

Muliplexer

Dette fungerer ganske enkelt som en slags ekspander siden det ikke er nok SCL/SDA -pinner på FLORA til å ta imot alle haptiske motorstyringene. Den lar deg også kommunisere med hver haptisk motorstyring uavhengig av hverandre ved å tilordne en unik adresse til hver enkelt.

Vibrasjonsmotorer

Dette er det som gir brukeren haptisk tilbakemelding. De vibrerer i visse mønstre avhengig av hvordan du programmerer dem. Mer om hvordan de fungerer her.

Ultralydsensorer

Disse sensorene er det som måler avstanden til objekter foran dem. De gjør dette ved å sende ut et "trigger" -signal, som spretter av objekter i nærheten og returnerer som et "ekko" -signal. Programmet kan deretter tolke forsinkelsestiden og beregne omtrentlig avstand. Sørg for å merke dem "venstre" og "høyre" slik at du ikke blir forvirret senere. Mer om hvordan de fungerer her.

Trinn 3: Koding

Nå som alt er tilkoblet, kan du laste ned koden til FLORA og teste den. Last ned filen nedenfor og de nødvendige bibliotekene (lenket nedenfor). Denne eksempelkoden har funksjonene oppført i tabellen ovenfor.

For å teste koden, plasser en stor flat gjenstand mindre enn 6 tommer fra ultralydssensoren til høyre. Den innebygde RBG-en skal raskt blinke blått. Når du flytter objektet lenger bort, bør blinkingen bli mindre rask. Samtidig vil en av vibrasjonsmotorene (som senere vil bli plassert på tommelen) vibrere raskt når objektet er mindre enn 6 tommer unna og begynne å vibrere med mindre kraft jo lenger du flytter objektet bort. Det samme mønsteret skal gjelde for venstre ultralydssensor, bare med et oransje lys i stedet for blått

Jeg hadde lagt til en ekstra funksjon, som er at RBG skal blinke rosa og langfingeren og håndflatevibrasjonene skal vibrere når begge sensorene oppdager et objekt mindre enn 6 tommer unna. Denne funksjonen er imidlertid ikke veldig pålitelig. Jeg beholdt langfinger- og håndflatevibrasjonsmotorene i den endelige designen hvis folk vil komme med en mer kreativ funksjon for dem.

* IKKE* koble FLORA -kortet til datamaskinen via usb mens det eksterne batteriet fortsatt er tilkoblet! Koble alltid fra det eksterne batteriet først.

* FØR* du laster ned eksempelkoden som er oppgitt her, må du laste ned følgende biblioteker/drivere:

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

github.com/adafruit/Adafruit_DRV2605_Libra …

github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

Hvis koden ikke ser ut til å kjøre eller sensorene/motorene dine ikke reagerer:

- Sørg for at du har valgt riktig COM -port i Arduino -programmet.

- Sørg for at vibrasjonsmotorene er fullt koblet til brødbrettet/haptiske motorstyringene. Ledningene som forbinder dem er veldig tynne og kan lett løsne.

- Dobbeltsjekk at du ikke har blandet sammen SCL/SDA -ledningene (multiplexer) eller ECHO- og TRIG -ledningene (ultralydsensor). Det vil ikke fungere hvis disse byttes.

- Hvis alt fungerer normalt når det kobles til via usb, men det er feil når det er koblet til de eksterne batteriene, er det sannsynligvis på tide å bytte dem ut med nye batterier.

Trinn 4: Lodding av datatilkoblinger

Nå som koden er bekreftet å fungere, kan du begynne å montere det endelige produktet. Jeg begynte med å først tegne ut alle forbindelsene på omrisset av en hånd, for å visualisere alle de siste forbindelsene. Jeg fokuserte først på alle datatilkoblingene, og deretter koblet jeg til strøm- og jordledningene på slutten. På dette stadiet glemte jeg også å lodde motstandene til ECHO- og GND -pinnene på ultralydsensorene (oops), så de er ikke med i bildet. Jeg endte med å legge dem til da jeg koblet til ultralydsensorene til strømnavet i midten av hansken.

Jeg begynte med å lodde alle tilkoblingene til FLORA, og tok meg opp gjennom multiplexeren, de haptiske motorstyringene og vibrasjonsmotorene. Jeg forsterket forbindelsene mine med varmt lim, varmekrympeslanger og elektrisk tape.

På alle bildene tilsvarer trådfargen følgende tilkoblinger:

RØD: kraft

SVART: bakken

GUL: scl

HVIT: sda

GRØNN: motor (-)

GRÅ: motor (+)

BRUN: ultralyd sensor ekko

ORANGE: ultralyd sensor trig

Trinn 5: Fremstilling av hansken

Hansken består av følgende komponenter:

- Hovedhanskekropp (som holder håndflatevibrasjonen)

- 3 fingerstropper (rosa, midten, tommel), som holder 3 av vibrasjonsmotorene

- Armstropp for å holde batteripakken

Jeg bestemte meg for en fingerløs hanskedesign for enkelhets skyld, og du kan se den generelle malen ovenfor. Denne skissen er ikke i målestokk, og du må sannsynligvis justere størrelsen slik at den passer til hånden din. Den er ment å brukes på venstre hånd. Jeg sporet først ut designet på undersiden av noe stoff, og brukte deretter en Xacto -kniv til å kutte det ut. Jeg formet fingerstykkene ved å kutte ut strimler av stoff som var lenge nok til å vikle meg rundt fingrene, og sy på borrelåsstropper for å holde dem på plass. Jeg lagde deretter poser for å huse vibrasjonsmotorene og sydde dem til fingerstroppene så vel som til midten av undersiden av hovedhanskekroppen (nær håndflaten).

Denne designen krever minimal søm, og jeg sydde bare i disse scenariene:

- Fest/forsterk borrelåsstrimlene til stoffet.

- Sy vibrasjonsmotorposene på fingerstroppene og hovedhanskekroppen.

- Konstruer batteriposen på armremmen.

Trinn 6: Assemby (del 1)

Nå som hansken var montert og alle ledninger fullført, begynte jeg å feste de elektriske komponentene til hansken. For dette trinnet fulgte jeg tegningen jeg laget tidligere og la ut alle bitene. Jeg begynte deretter å sy dem på med hyssing. Jeg endte opp med å plassere de haptiske motorstyringene på venstre side av hansken i stedet for toppen fordi det var mer fornuftig på den måten når jeg begynte å montere.

Trinn 7: Montering (del 2 - PWR + GND)

Til slutt koblet jeg alle komponentene til strøm og jord. For å gjøre dette, satte jeg opp en bakke- og kraftskinne på det lille brødbrettet mitt ved å koble det til gnd og pwr til FLORA. Jeg koblet min haptiske motorstyring og multiplexer til disse skinnene. Jeg koblet deretter mine ultralydsensorer til pwr og gnd, men utnyttet også den ekstra plassen på brødbrettet for å legge til motstandene jeg hadde glemt tidligere. Disse motstandene er viktige da de lager en divider som senker spenningen til ECHO -signalet, som går tilbake til FLORA.

Det var litt usikkert å lodde gnd- og pwr -tilkoblingene etter at alt allerede var sydd ned, så det kan være lurt å gjøre alt lodding først. Det var fornuftig for meg å vente fordi jeg fremdeles ikke var helt sikker på hva det endelige oppsettet for alle komponentene skulle bli.

Ved hjelp av litt Gorilla -lim festet jeg et lite skrap av tre til hansken for å heve brødbrettet, og la til borrelås for å feste brødbrettet til treet (se bildet ovenfor). Jeg gjorde dette slik at jeg enkelt kunne løfte det opp og se etter shorts.

Det siste trinnet er å varme lime ultralydsensorene til hver side av det hevede brødbrettet.

OG DU ER GJØRT!