Valkājams kaķu ūsu maņu pagarinājums (2.0): 6 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:54

Šis projekts ir turpinājums un pārdomāšana manam bijušajam kolēģim (metaterra) "Whisker Sensory Extension Wearable".

Šī projekta mērķis bija koncentrēties uz jaunu, ar skaitļošanu bagātinātu “maņu paplašinājumu” radīšanu, kas ļauj pastiprināti uztvert dabas pasauli. Manas galvenās pūles ar šo projektu bija veltītas maņu papildinājumu izgatavošanai un ieviešanai, kas paplašinās sajūtu caur sensoriem un atbildēs ar taustāmu izvadi lietotājam. Mērķis ir ļaut ikvienam izgatavot savus maņu paplašinājumus un tādējādi kartēt cilvēka/dzīvnieku sajūtas pēc aparatūras. Efektīvi paplašinot mūsu sajūtas jaunos un aizraujošos veidos, kas ļaus labāk izprast, kā mūsu smadzenes spēj pielāgoties jaunām ārējām sajūtām.

Šis materiāls ir balstīts uz darbu, ko Nacionālais zinātnes fonds atbalsta ar grantu Nr. 1736051.

Projekts tika izstrādāts Kolorādo Bouldera universitātes Playful Computation and Craft Tech Lab laboratorijā.

Ja jums ir kādi jautājumi, vēlaties sekot līdzi manam darbam vai vienkārši mētāties ar idejām, lūdzu, dariet to manā Twitter: @4Eyes6Senses.

Ar šo projektu es vēlējos pārnēsāt iepriekšējo ūsu maņu pagarinājumu un padarīt to vieglāku, rentablāku, kā arī vieglāk konstruējamu. Šeit ir pārskats par dažādām sastāvdaļām un to funkcijām:

- Divi pielāgotu elastīgo sensoru ūsu ierīču komplekti (kopā 4, 2 katrā pusē) saņem taustāmu informāciju (saliekt, saliekt utt.) No objektiem lietotāja tiešā vidē. Pēc tam katra sensora saņemtā sākotnējā sprieguma/pretestības informācija tiek pārveidota par informāciju par līkuma leņķi (piemēram, 10 grādu lieces leņķis). Šī līkuma leņķa informācija pēc tam tiek pārveidota par proporcionālu impulsa platuma modulācijas izeju un nosūtīta uz atbilstošajiem vibrācijas motoriem uz lietotāja pieres.

- Katrs ūsu elastības sensors ir pievienots 1 collu ProtoBoard un savienots ar Arduino UNO, kas veic pārveidošanu/pārveidošanu.

- Četri vibrācijas motori piegādā taustāmus stimulus lietotāja pierei. Katrs izmantotais motors atbilst vienam ūsai, vibrācijas motora intensitāte ir balstīta uz slieksni, kas tiks iestatīts, pamatojoties uz ūsu sensoru.

Piegādes

14 "gara, 0,08" plata, 0,03 "bieza polistirola sloksne

4 collu vienvirziena līkuma/elastības sensorsSugru

JST kontaktdakšas

Vibrācijas motori

Cietas galvas saites

ProtoBoard - 1. kvadrāts

Stiepļu komplekts (es iesaku silikona izolāciju) PIEZĪME. Katram savienojumam izmantosiet apmēram 2-3 pēdas stieples

1/16 collu biezs caurspīdīgs akrils vai kartons

Termiski saraušanās caurule

Šķidrie nagi

47k rezistori

NITECORE vai cita veida galvas saite

Velcro

1. solis: ūsu montāža

(Atruna! Tas ir ņemts tieši no iepriekšējā norādījuma.)

Man bija vajadzīgs laiks, lai izstrādātu ūsu sensora aparātu, kas būtu pietiekami elastīgs, lai atdarinātu īstās ūsas, tomēr pietiekami stingrs, lai konsekventi atgrieztos taisnā, nesaliektā stāvoklī. Es beidzot izmantoju 4 collu vienvirziena līkuma/elastības sensoru no Flexpoint sensoru sistēmām (skat. 1. attēlu). JST spraudnis ir pielodēts sensora kājās, pēc tam 14 collu gara, 0,08 collas plata, 0,03 collu bieza polistirola sloksne (Es iegādājos raktuves vietējā datortehnikas veikalā) uz sensora ir pielīmēta silikona līme, tiek uzklāta siltuma saraušanās un ap visu ūsas pamatni ir izveidots Sugru aizsargpārklājums. Šeit ir detalizēti norādījumi:

-Paņemiet 3 kontaktu JST savienotāja kontaktdakšas galu un noņemiet centrālo vadu (sk. 2-4. Attēlu)

- Izgrieziet kontaktdakšas vadus tā, lai jums būtu atlikuši ~ 1,5 cm stieples, pēc tam noņemiet un pielodējiet šos vadus pie sensora tapām (atceroties kontaktdakšas/sensora orientāciju). Izolācijas nodrošināšanai izmantoju termisko saraušanos (sk. 5., 6. attēlu)

- Piestipriniet polistirola sloksni pie sensora ar kādu elastīgu līmi (es izmantoju Liquid Nails silikona līmi). Pārliecinieties, vai sloksne ir piestiprināta pie sensora iedobes (sk. 7., 8. attēlu)

- Paņemiet savu Sugru (es izmantoju vienu 5 g iepakojumu) un veidojiet to ap sensora/sloksnes/kontaktdakšas pamatni, pārliecinoties, ka visas šīs sastāvdaļas ir ievietotas korpusā. Noteikti uzklājiet Sugru arī pietiekami augstu, lai pilnībā nostiprinātu sloksni, bet ne pārāk augstu, lai ierobežotu sensora pārvietošanās/saliekšanas vieglumu. Nesteidzies. Jums būs vismaz 30–45 minūtes, līdz Sugru sāks sacietēt. Pirms ļaujat nožūt, pārliecinieties, vai kontaktdakša ir pareizi ievietota JST savienotāja kontaktligzdas pusē (sk. 9-13. Attēlu)

- Visbeidzot, es pielīmēju etiķetes pie ūsu aparāta. Tika izmantota sānu (L/R) un numura pozīcija (1-4) (sk. 14., 15. attēlu)

- Pagatavojiet vēl 3 (vai kādu vēlamo ūsu skaitu). Noteikti izveidojiet katru ūsu tādā pašā veidā. Tas vēlāk palīdzēs veikt sensora kalibrēšanu.

2. solis: ūsu stiprinājuma montāža

Tagad, kad ūsu elastības sensori ir pabeigti, mēs tagad varam tos uzstādīt uz vaiga gabala (1. attēls). Metaterra projektēja izliektu roku ar disku montāžai, viņš to darīja, izmantojot Adobe Illustrator un kā materiālu izmantoja 1/16 collu biezu caurspīdīgu akrilu. PIEZĪME. Ja lāzera griezējs nav viegli pieejams, varat mēģināt izgatavot stiprinājumus. kartonu vai citu viegli sagriežamu materiālu, vienkārši izdrukājiet PDF failu un izgrieziet ap zīmējumu, kamēr tas ir pārklāts uz kartona. Pēc griešanas ar lāzeru akrilā izurbiet četrus caurumus, pēc tam caur caurumiem izvelciet JST aizbāžņus (1., 3. un 4. attēls)), pēc tam iegremdējiet ūsas stiprinājuma diska daļā, izmantojot Sugru. Šeit ir detalizēti norādījumi:

- Atveriet ūsu rokas vektora failu (PDF). Šajā instrukcijā izmantotais materiāls ir 1/16 collu caurspīdīgs akrils un sagriezts ar lāzera griezēju.

- Izurbiet četrus caurumus vaigu stiprinājumā. Jūtieties brīvi spēlēties ar caurumu izmēru, kā arī attālumu, lai ūsas būtu tik tuvu vai tālu, cik vēlaties.

- Izvelciet 2 kontaktu JST kontaktdakšu caur caurumiem. pārliecinieties, ka malas ar atveri ir vērstas viena pret otru.

- Pārliecinieties, ka jūsu ūsu porti atrodas tur, kur vēlaties. Izmantojiet Sugru un veidojiet JST aizbāžņus vietā uz diska daļas (tas aizņēma apmēram četras Sugru pakas). Izmantojot Sugru, jums būs aptuveni 30 minūtes pelējuma laika, tāpēc nesteidzieties un pārliecinieties, ka ūsas nepārklāsies, kad tās ir pievienotas, un ka JST kontaktdakšas ir vērstas tur, kur vēlaties. Kad esat apmierināts ar izvietojumu, ļaujiet Sugru nožūt vienu dienu.

- Atsauces 9. un 10. attēls šim solim, ņemiet vērā arī to, ka manā dizainā: balta = 3.3V, melna = GND un sarkana ir analogā tapa. Lodējiet abus JST kontaktdakšas galus uz 1 'ProtoBoard pusi, pēc tam atkārtojiet ar otru ūsu. Izveidojiet sprieguma dalītāju, izmantojot manu dizainu, vai mainiet izkārtojumu (varat arī apskatīt SparkFun elastīgā sensora savienošanas rokasgrāmatu).

- Lai piestiprinātu vaigu gabalus pie galvas saites, divas skrūves/skrūves tiek izmantotas, lai nostiprinātu roku pie galvas saites (11. attēls).

3. darbība: vibrācijas motora integrācija, galvas saite un akumulatora iestatīšana

Vibrācijas motoru pievienošana ir diezgan taisna uz priekšu, sarkanais kabelis tiks savienots ar digitālo PWM tapu Arduino, bet zils - ar GND. Vibrācijas motori ir piestiprināti pie NITECORE galvas saites, izmantojot velcro, izvietojums ir balstīts uz ūsām, pie kurām tas ir piesiets, ārējie vibrācijas motori ir piesaistīti priekšējām ūsām un iekšējie vibrācijas motori ir piesieti pie aizmugurējām ūsām (6. attēls).

- Lodēt vadu pie katra vibrācijas motora galiem, katram savienojumam pielietot termisko saraušanos, pēc tam pielikt vibrācijas motora vadam, kā arī tikko sarautiem kabeļiem (2. attēls), atkārtot 3 reizes. Piestipriniet velcro disku (āķa pusē) motora aizmugurē. Atkārtojiet 3 reizes.

- Izgrieziet vienu velcro sloksni, lai motoru vadu kolekciju varētu sasiet kopā un piestiprināt pie velcro pie NITECORE galvas saites priekšpuses (sk. 5. attēlu). Pielīmējiet sloksni (es izmantoju superlīmi) galvas saites priekšpusē un velcrojiet motorus uz sloksnes tādā pašā virzienā, kādā ievietojāt ūsu portus uz vaigu plāksnes (7. attēls)

- Lai savienotu vibrācijas motora auklas, izmantojiet skavu vai rāvējslēdzēju, tas palīdzēs aizsargāt vibrācijas motorus no vilkšanas/pārrāvuma (7. attēls).

4. solis: mikroprocesors un visa savienošana ar Arduino

Visi vibrācijas motori un ūsas tiks savienoti ar Arduino UNO. Jums būs nepieciešama papildu prototipēšanas plāksne, kas ļaus pielodēt 9 GND kabeļus un 4 3,3 V kabeļus. Jums, visticamāk, būs nepieciešams arī divu punktu savienotāju komplekts, lai pievienotu tapas un korpusu kabeļiem, kas jāpievieno tieši Arduino. Vibrācijas motora tapu vadi (sarkanais kabelis) savienojas ar Arduino digitālajām tapām: 3, 9, 10, 11 (šīs tapas tika izvēlētas, jo tās ļauj izmantot PWM). Vibrācijas motora GND vadi (melni vai balti) tiks pielodēti uz prototipēšanas plates. Ūsas tapas (sarkanais kabelis) tiks savienotas ar Arduino analogajām tapām: A0, A1, A2, A3. Ūdensvada VCC kabeļi (balts kabelis) un zemējuma kabeļi (melni) tiks pielodēti uz prototipa plāksnes.

5. solis: īstenojiet kodeksu

Labi, tagad ir laiks augšupielādēt kodu. Ir dažas lietas, kas jums būs jāpielāgo, pirms esat gatavs saputot pasauli.

- Vispirms izmantojiet multimetru, lai izmērītu gan VCC izejas spriegumu, gan pretestību 10 k rezistorā. Ievadiet šīs vērtības attiecīgajos koda punktos.

- Pēc tam vēlreiz pārbaudiet, vai visiem pārējiem mainīgajiem ir iestatītas pareizās ieejas/izejas (piemēram, mtr, flexADC utt.).

- Pēc tam pievienojiet savu Arduino un augšupielādējiet kodu.

- Kad esat sācis darbu, sērijveida monitorā redzēsiet, ka Bend + (ūsas numurs) tiks drukāts. Tagad ir pienācis laiks kalibrēt ūsas (katra ūsas ir unikālas un tām būs nedaudz atšķirīga sākotnējā pretestība). Iestatiet mainīgo STRAIGHT_RESISTANCE neatkarīgi no sākotnējās pretestības (t.i., nesaliektās ūsas pozīcijas), kas tiek drukāta kā. Pēc tam iestatiet mainīgo BEND_RESISTANCE uz STRAIGHT_RESISTANCE + 30000.0. Sākotnējā kodā šim mainīgajam bija jāatspoguļo elastīgā sensora pretestības izeja 90 grādu līkumā. Tā kā mūsu ūsas nenonāk tuvu pilnam 90 grādu līkumam (vismaz tipiskās situācijās), 30000,0 omu pievienošana bāzes pretestībai darbojas lieliski. Jūtieties brīvi, lai iestatītu pretestību pret līkumiem visam, kas jums vislabāk atbilst. Ja esat iestatījis visu pareizi, tad redzat, ka tad, kad ūsas nav izlocītas, tiks izdrukāts 0 grādu (vairāk vai mazāk) leņķis. Pēc tam varat iestatīt sliekšņa vērtības, kas aktivizēs vibrācijas motorus, pamatojoties uz leņķi. Pēc tam jums ir labi doties!

6. solis: Gatavs

Tagad jums ir valkājamas ūsas un esat gatavs (sajust) pasauli!

Ja jums ir kādi padziļināti jautājumi, vēlaties uzzināt par cilvēku palielināšanu, vēlaties sekot līdzi manam darbam vai vienkārši mētāties ar idejām, lūdzu, dariet to manā Twitter:

Paldies!