Smaga ASD tālvadības pults: 7 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Elektromehāniskās inženierijas 1. maģistra laikā studenti tiek izaicināti izveidot robotu profesora Brama Vanderborgahtas kursa Mehatronika projektam. Trīs meiteņu komandā mēs nolēmām izmantot iespēju strādāt ar jauniešiem ar smagu autismu. "Izdari savu izvēli" pārstāv projektu sadarbībā ar Parhélie Brussels, privātu institūtu bērniem un pieaugušajiem, kuri ir autisti, psihotiski vai smagi neirotiķi. Mērķis ir izveidot ierīci, kas jauniešiem ar smagu ASD (autisma spektra traucējumi) vecumā no 12 līdz 18 gadiem dod iespēju sazināties ar datoriem. Tā kā jaunie pieaugušie nerunā, ierīcei vajadzētu arī palīdzēt viņiem mijiedarboties ar cilvēkiem. Turpmāk aprūpētājiem nebūs jāizvēlas jauno pieaugušo vārdā, bet jaunie pieaugušie varēs pieņemt lēmumus autonomi. Galvenais mērķis ir tas, ka viņi paši var izvēlēties dziesmu vai vakariņu iespēju, kas tiek parādīta datora ekrānos.

Tā kā ir interesanti nodrošināt iespēju atkārtoti izmantot projektu citos turpmākajos projektos, tiks ņemta vērā pagarinājuma iespēja. Datora lietotnes kodēšana tiks veikta tā, lai izvēles iespējas varētu paplašināt pēc vēlēšanās.

Veidojot dizainu, ir svarīgi ņemt vērā, ka bērni ir viegli izklaidīgi, viņiem nav ļoti labas motoriskās prasmes un, iespējams, viņi mēģinās iznīcināt ierīci. Ir izstrādāta kaste, kurā visu elektroniku var uzglabāt. Lai pasargātu no triecieniem, akumulators tiek uzglabāts atsevišķā kastē un elektroniskie komponenti ir pielodēti uz PCB.

1. solis: pirmais dizains

Pirms domāt par projekta elektroniskajām sastāvdaļām, ir labi nākt klajā ar pirmo kastes dizainu. Tā kā elektronikai ir jāiekļaujas kastes iekšpusē, bet kaste var nebūt pārāk liela, lai to izmantotu kā tālvadības pulti, tā ir izmēģinājums un kļūda process, lai atrastu piemērotus izmērus. Izmantojot programmu Autodesk Inventor Professional 2018, tiek izstrādāta pirmā ideja. Tādā veidā, meklējot internetā, var ņemt vērā paredzēto vietu visām nepieciešamajām sastāvdaļām.

Kastīte darbosies kā tālvadības pults ar 3 pogām, lai izvēlētos starp datora ekrānā redzamajām iespējām. Divas ārējās pogas darbosies kā vadības pogas, lai pārslēgtos starp jauniem pieaugušajiem ar smagu autismu. Ir ļoti svarīgi, lai kaste nebūtu pārāk sarežģīta un traucējoša, un vienmēr saglabātu to pašu krāsu izkārtojumu. Ar akselerometra palīdzību kreisā RGB LED poga vienmēr parādīs zilu krāsu, bet labā - vienmēr sarkanā krāsā neatkarīgi no tālvadības pults orientācijas. Krāsas ir redzamas visu laiku un dažas sekundes pazūd, nospiežot pogu. Vienlaikus ar pogas darbību pjezobuzzers izdos skaņu, un vibrācijas motori ļaus kastītei vibrēt bērna rokās. Lai pogu darbību saistītu ar datora lietotni, signāli tiek nosūtīti lietotnei, izmantojot Wi-Fi savienojumu.

Gala kārbai ir vienkārša taisnstūra forma, tai ir 3 caurumi pogām (augšējā kārba), 2 caurumi (priekšpusē un aizmugurē), lai savienotu akumulatora lādētāju un Redbear Duo, un 4 ļoti mazi caurumi, kas izvietoti abās pusēs, lai garantētu, ka ir jūtama pjezobuzzera skaņa. Kastes malas ir noapaļotas, lai nepieļautu, ka jaunie pieaugušie var savainot sevi vai citus.

2. darbība: iegūstiet komponentus

Jums būs nepieciešams:

- 3D printeris (var piekļūt publiskajai FABlab Brussels) Mēs izmantojām VUB elektromehāniskās inženierijas studentiem pieejamos printerus.

- lodāmurs un lodētava

- Colorfabb XT - skaidrs materiāls 3D drukāšanai Pieejams:

- Redbear Duo Informācija: https://redbear.cc/duo Pirkt no: https://www.antratek.com/redbear-duo Cena: € 30, 13 Redbear Duo darba spriegums ir 3, 3 V. Pārējām elektriskajām sastāvdaļām jāizvēlas tā, lai viņi varētu strādāt pie 3, 3 V.

- Zaļa (pēc izvēles) LED arkādes poga Informācija: https://www.adafruit.com/product/3487 Pērk no: https://www.sossolutions.nl/ Cena: € 4, 55

- 2 RGB LED pogas (rezistori, ko izmanto savienošanai ar PCB) Pērciet no: https://www.aliexpress.com/item/ONPOW-22mm… Cena: € 18

-Akselerometrs ADXL345 Informācija: https://www.sparkfun.com/products/9836 Pērk no: https://www.antratek.nl/tri-axis-adxl345-breakout Cena: € 21, 75 Šis ir digitālais 3 asu akselerometrs, kas neizmanto daudz enerģijas. Mēs vēlamies, lai akumulators kalpotu pēc iespējas ilgāk.

-Litija jonu akumulators 1200 mAh tika izvēlēts akumulators, lai gan tas nav drošākais akumulatora veids, jo tālvadības pults ir jāuzlādē, izmantojot mikro-USB. Pretējā gadījumā aprūpētājiem vienmēr ir jāatver kastīte, lai nomainītu baterijas.

-Akumulatora lādētājs Informācija: https://www.adafruit.com/product/259 Pērciet no: https://www.kiwi-electronics.nl/usb-li-ion-lipoly… Cena: € 14, 90

Informācija: https://www.adafruit.com/product/1739 Pērciet no: https://www.adafruit.com/product/1739 Cena: € 1, 25

-2 vibrācijas motori (savienoti kopā ar rezistoru un tranzistoru) Informācija: https://www.adafruit.com/product/1201 Pērciet no: https://www.kiwi-electronics.nl/vibrating-mini-mo…: 2, 50 eiro

- iespiedshēmas plate (PCB), lai pielāgotu elektriskos komponentus

4 rezistori ar 150 omiem (2 katrai RGB arkādes pogai) 2 rezistori ar 4,7 kOhm (akselerometram) 3 rezistori ar 10 kOhm (1 katrai pogai) vibrācijas motoriem)

- Skrūves 2 M2, 5x8 skrūves detaļu plāksnei 5 M3x8 skrūves kārbas apakšai (4) un akumulatora kārbas apakšai (1) 4 M2, 5x8 skrūves vibrācijas kārbu apakšai (2 katrai kastītei)

Programmēšanas daļā lietotnes programmēšanai tika izmantota Java programmā Eclipse. Redbear Duo tika ieprogrammēts, izmantojot Arduino IDE.

3. solis: elektronisko komponentu lodēšana uz PCB

Lai lodētu visus komponentus uz PCB plates, ir jāzina savienojumi ar Redbear Duo. Šos savienojumus var vizualizēt pirmajā attēlā. Visas projektā izmantotās sastāvdaļas ir savienotas ar Redbear Duo ieejas/izejas tapām. Lai savienotu pogas un vibrācijas motorus, nepieciešami rezistori un tranzistori. Šīs daļas var vizualizēt pārējos 3 attēlos. Lai zinātu, kuri rezistori un tranzistori tiek izmantoti un kur tie ir novietoti, šajos attēlos ir sniegta shēma un papildu piezīmes.

Sānu piezīme: Attēlos norādītās ostas ir tās, kuras tiek izmantotas projektā. Ir iespējams izvēlēties dažādas ostas. Jāņem vērā tikai daži ierobežojumi: akselerometra SDA un SCL porti ir attiecīgi jāpievieno Redbear Duo tapai D0 un D1. Signāls un vibrācijas motori jāpievieno PWM tapai.

Akselerometra savienošanas rokasgrāmata ir atrodama Sparkfun vietnē. Izmantotā komunikācija ir I2C.

4. solis: 3D drukas tālvadības pults

Kad dizains ir uzlabots, kastīti var izdrukāt 3D formātā. Galaproduktam jāizdrukā 5 dažādas daļas:- kastes apakšdaļa- kastes forma- akumulatora kārbas fiksācijas plāksne- vibrācijas kārbu stiprinājuma plāksnes (2)

Prototips tika izstrādāts, izmantojot 3D printeri Ultimaker 2. Visām sastāvdaļām izmantotais materiāls ir ColorFabb XT.

5. darbība: ieprogrammējiet Redbear Duo

Kamēr tiek uzlabots un izdrukāts kastes dizains, var ieprogrammēt mikrokontrolleri.

Lielākā daļa ievades/izvades tapu, ko izmanto, lai savienotu komponentus ar Redbear Duo, jau ir izskaidroti 3. darbībā. Pārējo var atrast kodā.

Kā minēts iepriekš, ārējo pogu krāsas ir jāpielāgo atkarībā no kastes orientācijas. Tāpēc tiek izmantots akselerometrs. Kodā krāsa mainās, ja akselerometra x koordināta ir lielāka par 50. Tas ir atkarīgs no akselerometra ievietošanas lodziņā. Noteikti pārbaudiet ierīces x-koordinātas vērtību un, ja nepieciešams, pielāgojiet kodu. Akselerometra vērtību nolasīšanai nepieciešamo bibliotēku var atrast Sparkfun tīmekļa vietnē, kas minēta 3. darbībā.

Lai taupītu akumulatoru, kad ierīce netiek izmantota, Wi-Fi un LED gaismas var izslēgt. Kad kaste ir novietota labajā pusē un abas ārējās pogas ir nospiestas, kaste izslēdzas. Lai pamodinātu lodziņu, ir jānospiež ārējās pogas (orientācijai šai darbībai nav nozīmes). Šim solim vislabāk ir pārbaudīt y koordinātas vērtību, kad lodziņš ir novietots labajā pusē, un vajadzības gadījumā pielāgoties.

6. darbība: izveidojiet lietotni

Lai tālvadības pulti būtu ērti lietot, Java tika izveidota lietotne. Lietotne var sazināties ar tālvadības pulti, izmantojot WiFi savienojumu. Izmantojot no tālvadības pults saņemto informāciju, lietotne ritinās opcijas un tādā veidā atlasīs attēlus vai atskaņos dziesmas. Tā kā programma ir jāpaplašina, var pievienot nosaukumus un kategorijas.

Pirmajā panelī jāizvēlas tā pieaugušā vārds, kurš izmantos tālvadības pulti. Izmantojot teksta lauku un pogas paneļa apakšā, vārdus var pievienot vai dzēst.

Pēc jaunā pieaugušā vārda izvēles ir jāizvēlas kategorija. Ja ir izvēlēta kategorija 'Mūzika', dziesma tiks atskaņota, kad izvēle būs apstiprināta.

Pēdējais ekrāns ir vienīgais ekrāns, ko redzēs jaunais pieaugušais, un tas ir arī vienīgais panelis, ko var vadīt ar tālvadības pulti. Jūs varat ritināt attēlus, ejot pa kreisi vai pa labi. Ja izvēle tiek apstiprināta, nospiežot tālvadības pults vidējo pogu, ap attēlu parādās zaļš rāmis. Šajā brīdī nav iespējams ritināt līdz dažādām iespējām. Vēlreiz nospiežot apstiprinājuma pogu, izvēle tiek atcelta.

Logus "Pievienot failu" un "Dzēst failu" var izmantot attēlu pievienošanai un dzēšanai. Pievienojot failus kategorijā Mūzika, ir jāveic divas darbības. Pirmajā uznirstošajā logā var izvēlēties attēlu, kas jāparāda ekrānā. Otrajā uznirstošajā logā ir jāizvēlas dziesma, kas saistīta ar šo attēlu. Izvēlētajai dziesmai jābūt mp3 formātā.

Lai izdzēstu failu, sarakstā ir jāizvēlas attēla nosaukums, kas parādās, nospiežot pogu "Dzēst failu".

7. solis: salieciet kastīti

Pēdējā posmā kaste ir jāsamontē. - Lai kārbai piešķirtu papildu izturību, iekšpusē starp pogām tiek izmantotas putas. Paturiet prātā, ka arī pogu vadiem ir nepieciešama neliela vieta!- Akumulators ir ievietots akumulatora kastē un tam ir pieskrūvēta akumulatora fiksācija. - Vibrācijas motori ir aprīkoti ar plānu līmes slāni, ko var izmantot, lai tos nostiprinātu vibrācijas motora kārbās. Tā kā kastes ir niecīgas, var izmantot lineālu vai mazu priekšmetu, lai mazliet labāk piespiestu motorus pie kastes sāniem. Kad motori ir fiksēti, kastes var aizvērt arī ar stiprinājumiem un skrūvēm. - Vadi no pogām un vibrācijas motoriem ir pievienoti PCB.- PCB var savienot ar 3D drukātajiem sānu balstiem, izmantojot skrūves. PCB montāža jāveic tā, lai Redbear Duo un akumulatora lādētājs būtu pareizi lokalizēti kastē (pie caurumiem).- Visbeidzot, kārbas apakšdaļa ir samontēta pie statņiem stūros. skrūvju līdzekļi.

Apsveicam! Kad šī darbība tika pabeigta, jums izdevās pārtaisīt tālvadības pulti jauniem pieaugušajiem ar smagu autismu. Šajā projekta stadijā ieteicams pārbaudīt, vai viss darbojas pēc vēlēšanās. Lai veicas un izklaidējieties!