Haptic cimds neredzīgajiem: 7 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Haptic cimds ir ierīce neredzīgajiem un/vai vājredzīgajiem, kas sniedz valkātājam informāciju par šķēršļiem viņu tuvākajā apkārtnē. Cimdā tiek izmantoti divi ultraskaņas sensori, kas ziņo par objektu attālumu un orientāciju. Atkarībā no tā, ko šie sensori nosaka, vibrācijas motori, kas novietoti visā cimdā, vibrē unikālos modeļos, lai nodotu šo informāciju lietotājam.

1. solis: Piegāžu saraksts

Elektroniski:

- #1201: vibrējošs mini motora disks - ERM (x4) [1,95 ASV dolāri].

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

- #659: FLORA - valkājama elektroniskā platforma - saderīga ar Arduino [14,95 ASV dolāri]

- HC-SR04 ultraskaņas attāluma sensori (x2) [2,99 ASV dolāri].

- #2717: TCA9548A I2C multiplekseris [6,95 ASV dolāri]

- #3287: 3 AA bateriju turētājs ar JST savienotāju [$ 2,95]

- #1608: Adafruit Perma-Proto ceturkšņa izmēra maizes dēļa PCB- viena [2,95 ASV dolāri]

- lentes kabelis

- 200 un 220 omi rezistori

Izgatavošana:

- Velcro sloksnes [$ 2,98]

- #615: adatu komplekts - 3/9 izmēri - 20 adatas [1,95 ASV dolāri]

- Neoprēns vai jebkurš cits izturīgs audums

Kopējās izmaksas: 78,31 USD

Lielākā daļa sastāvdaļu tika iegādātas vietnē Adafruit.com

2. darbība

Pirmais solis ir savienot visus komponentus, izmantojot maizes dēli, lai pārliecinātos, ka tie visi darbojas pareizi, pirms tos piestiprina galaproduktam. Šī shēma un attēls sniegs priekšstatu par to, kur viss ir jāpievieno. Šeit ir sniegts katra komponenta darbības sadalījums:

Arduino Uno/FLORA

Šis ir mikrokontrolleris, kas ir programmējama daļa. Tas nodrošina arī strāvas padevi visiem akumulatora komponentiem. Sākumā es visu savienoju ar Arduino Uno, jo tam ir 5 V barošana, bet pēc tam to nomainīju ar FLORA un 3 AA baterijām (4,5 V).

Haptic motora kontrolieris

Šie kontrolieri tieši savienojas ar katru vibrācijas motoru un ļauj ieprogrammēt katru vibrācijas motoru neatkarīgi viens no otra, turklāt tiem ir arī priekšrocība, jo tie ietver iepriekš fiksētu vibrācijas efektu bibliotēku. Cimdu darbībai tie nav izšķiroši, taču tas ievērojami atvieglo programmēšanu, jo jums nav jāprogrammē savi vibrācijas modeļi no nulles.

Muliplekseris

Tas vienkārši darbojas kā sava veida paplašinātājs, jo FLORA nav pietiekami daudz SCL/SDA tapu, lai varētu uzņemt visus haptisko motoru kontrolierus. Tas arī ļauj patstāvīgi sazināties ar katru haptiskā motora kontrolieri, katram piešķirot unikālu adresi.

Vibrācijas motori

Tie ir tie, kas sniedz lietotājam haptisku atgriezenisko saiti. Tie vibrē noteiktos modeļos atkarībā no tā, kā jūs tos programmējat. Vairāk par to, kā viņi strādā šeit.

Ultraskaņas sensori

Šie sensori mēra priekšā esošo objektu attālumu. Viņi to dara, izsūtot "sprūda" signālu, kas atlec no visiem tuvumā esošajiem objektiem un atgriežas kā "atbalss" signāls. Pēc tam programma spēj interpretēt aiztures laiku un aprēķināt aptuveno attālumu. Noteikti marķējiet tos ar "kreiso" un "labo", lai vēlāk neapjuktu. Vairāk par to, kā viņi strādā šeit.

3. darbība: kodēšana

Tagad, kad viss ir savienots, varat lejupielādēt kodu savā FLORA un pārbaudīt to. Lejupielādējiet zemāk esošo failu un nepieciešamās bibliotēkas (saites zemāk). Šim koda paraugam ir iepriekš tabulā uzskaitītās funkcijas.

Lai pārbaudītu kodu, novietojiet lielu plakanu priekšmetu mazāk nekā 6 collu attālumā no ultraskaņas sensora labajā pusē. Borta RBG vajadzētu ātri mirgot zilā krāsā. Pārvietojot objektu tālāk, mirgošanai vajadzētu kļūt mazāk straujai. Vienlaikus viens no vibrācijas motoriem (kas vēlāk tiks novietots uz īkšķa) strauji vibrēs, kad objekts atrodas mazāk nekā 6 collas, un sāks vibrēt ar mazāku jaudu, jo tālāk attālināsiet objektu. Šim pašam modelim vajadzētu būt arī kreisajam ultraskaņas sensoram, tikai ar oranžu, nevis zilu gaismu

Es pievienoju papildu funkciju, proti, RBG vajadzētu mirgot rozā krāsā, bet vidējā pirksta un plaukstas vibrācijas sensoriem vajadzētu vibrēt, kad abi sensori atklāj objektu, kas atrodas mazāk nekā 6 collu attālumā. Tomēr šī funkcija nav ļoti uzticama. Galīgajā dizainā es paturēju vidējā pirksta un plaukstas vibrācijas motorus gadījumam, ja cilvēki vēlas izdomāt viņiem radošāku funkciju.

* NEDRĪKST* pievienojiet FLORA plati datoram, izmantojot USB, kamēr ārējais akumulators vēl ir pievienots! Vienmēr vispirms atvienojiet to no ārējā akumulatora.

* PIRMS* šeit lejupielādētā parauga koda lejupielādes, jums būs jālejupielādē šādas bibliotēkas/draiveri:

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

github.com/adafruit/Adafruit_DRV2605_Libra…

github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

Ja kods, šķiet, nedarbojas vai jūsu sensori/motori nereaģē:

- Pārliecinieties, vai esat izvēlējies pareizo COM portu Arduino programmā.

- Pārliecinieties, ka vibrācijas motori ir pilnībā pievienoti maizes dēļa/haptiskā motora kontrolleriem. Vadi, kas tos savieno, ir ļoti plāni un var viegli atslābināties.

- Vēlreiz pārbaudiet, vai neesat sajaucis SCL/SDA vadus (multipleksoru) vai ECHO un TRIG vadus (ultraskaņas sensors). Tas nedarbosies, ja tie tiks pārslēgti.

- Ja viss darbojas normāli, kad tas ir pievienots, izmantojot USB, bet traucē, pievienojot ārējām baterijām, iespējams, ir pienācis laiks tās nomainīt ar jaunām.

4. solis: datu savienojumu lodēšana

Tagad, kad ir apstiprināts, ka kods darbojas, varat sākt galaprodukta montāžu. Es sāku, vispirms uzzīmējot visus savienojumus uz rokas kontūras, lai vizualizētu visus gala savienojumus. Vispirms es koncentrējos uz visiem datu savienojumiem un pēc tam pievienoju strāvas un zemes līnijas. Arī šajā posmā es aizmirsu pielodēt rezistorus pie ultraskaņas sensoru ECHO un GND tapām (hmm), tāpēc tie nav attēlā. Es beidzot pievienoju tos, kad savienoju ultraskaņas sensorus ar strāvas "rumbu" cimda centrā.

Es sāku lodēt visus savienojumus ar FLORA un uzkāpu caur multipleksoru, haptisko motoru kontrolieriem un vibrācijas motoriem. Es pastiprināju savus savienojumus ar karstu līmi, termiski saraušanās caurulēm un elektrisko lenti.

Visos attēlos stieples krāsa atbilst šādiem savienojumiem:

SARKANS: jauda

MELNA: slīpēta

DZELTENS: scl

BALTS: sda

ZAĻA: motors (-)

PELĒKA: motors (+)

BROWN: ultraskaņas sensora atbalss

Oranžs: ultraskaņas sensora iedarb

5. solis: cimdu izgatavošana

Cimdu veido šādas sastāvdaļas:

- Galvenais cimdu korpuss (kas notur plaukstas vibrāciju)

- 3 pirkstu siksnas (rozā, vidējā, īkšķa), kas satur 3 no vibrācijas motoriem

- Rokas siksna, lai noturētu akumulatoru

Vienkāršības labad es izvēlējos cimdu dizainu bez pirkstiem, un jūs varat redzēt iepriekš redzamo vispārējo veidni. Šī skice nav mēroga, un jums, iespējams, būs jāpielāgo izmērs, lai tas atbilstu jūsu rokai. Tas ir paredzēts valkāšanai uz kreisās rokas. Vispirms es izsekoju dizainu uz kāda auduma apakšpuses un pēc tam izmantoju Xacto nazi, lai to izgrieztu. Pirkstu gabalus veidoju, izgriežot pietiekami garas auduma sloksnes, lai tās varētu aptīt pirkstos, un šujot uz Velcro siksnām, lai tās noturētos vietā. Pēc tam es izveidoju maisiņus, lai ievietotu vibrācijas motorus, un šuvu tos pie pirkstu siksnām, kā arī pie cimdu korpusa apakšpuses vidus (pie plaukstas).

Šim dizainam ir nepieciešama minimāla šūšana, un es šuvu tikai šādos gadījumos:

- Pielīmējiet/nostipriniet Velcro sloksnes pie auduma.

- Šujiet vibrācijas motora maisiņus uz pirkstu siksnām un galvenā cimda korpusa.

- Uzstādiet akumulatora maisiņu uz rokas siksnas.

6. darbība: salikšana (1. daļa)

Tagad, kad cimds ir salikts un visa elektroinstalācija ir pabeigta, es sāku cimdam pielīmēt elektriskos komponentus. Šim solim es sekoju zīmējumam, ko izveidoju iepriekš, un izklāju visus gabalus. Pēc tam es sāku tos šūt, izmantojot auklu. Beigās es novietoju haptiskos motora kontrolierus cimda kreisajā pusē, nevis augšpusē, jo tas bija saprātīgāk, tiklīdz es sāku montāžu.

7. solis: montāža (2. daļa - PWR + GND)

Visbeidzot, es pievienoju visus savus komponentus elektrībai un zemei. Lai to izdarītu, es uz sava mazā maizes dēļa uzstādīju zemi un strāvas sliedi, savienojot to ar FLORA gnd un pwr. Es šīm sliedēm pievienoju savus haptiskos motora kontrolierus un multipleksoru. Pēc tam es pievienoju savus ultraskaņas sensorus pwr un gnd, bet arī izmantoju papildu vietu uz maizes dēļa, lai pievienotu rezistorus, kurus biju aizmirsis iepriekš. Šie rezistori ir būtiski, jo tie rada dalītāju, kas pazemina ECHO signāla spriegumu, kas atgriežas FLORA.

Bija nedaudz nedroši lodēt gnd un pwr savienojumus pēc tam, kad viss jau bija sašūts, tāpēc, iespējams, vēlēsities vispirms veikt visu lodēšanu. Man bija jēga gaidīt, jo es joprojām nebiju pilnīgi pārliecināts, kāds būs visu sastāvdaļu galīgais izkārtojums.

Izmantojot kādu Gorilla līmi, es pielīmēju cimdam nelielu koka lūžņu, lai paceltu maizes dēli, un pievienoju Velcro, lai pielīmētu rīvdēli pie koka (skat. Attēlu iepriekš). Es to darīju, lai varētu to viegli pacelt un pārbaudīt, vai nav šorti.

Pēdējais solis ir ultraskaņas sensoru karsta pielīmēšana uz abām paceltās maizes pusēm.

Un TU GATAVS!