Guia a peu per millorar la mobilitat de les persones amb discapacitat visual: 6 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

L'objectiu del que es pot instruir és desenvolupar una guia per caminar que puguin utilitzar les persones amb discapacitat, especialment les persones amb discapacitat visual. L’instructible té la intenció d’investigar com es pot utilitzar la guia de passeig amb eficàcia, de manera que es puguin formular els requisits de disseny per al desenvolupament d’aquesta guia de passeig. Per complir l’objectiu, aquest instructiu té els següents objectius específics.

• Dissenyar i implementar el prototipus d’espectacle per guiar les persones amb discapacitat visual
• Desenvolupar una guia per caminar per reduir la col·lisió amb obstruccions per a les persones amb discapacitat visual
• Desenvolupar un mètode per a la detecció de sots a la superfície de la carretera

A la guia de marxa s’utilitzen tres peces de sensors de mesura de distància (sensor d’ultrasons) per detectar l’obstacle en cada direcció, incloses la frontal, l’esquerra i la dreta. A més, el sistema detecta els sots a la superfície de la carretera mitjançant un sensor i una xarxa neuronal convolucional (CNN). El cost global del nostre prototip desenvolupat és d’aproximadament 140 dòlars i el pes és d’uns 360 g, inclosos tots els components electrònics. Els components que s’utilitzen per al prototip són components impresos en 3D, raspberry pi, càmera raspberry pi, sensor d’ultrasons, etc.

Pas 1: materials necessaris

• Parts impreses en 3D

  1. 1 x temple esquerre imprès en 3D
  2. 1 x temple dret imprès en 3D
  3. 1 x marc principal imprès en 3D

• Components electrònics i mecànics

  1. 04 x Sensor d'ultrasons (HC-SR04)
  2. Raspberry Pi B + (https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-3-model-b-plus/)
  3. Càmera Raspberry pi (https://www.raspberrypi.org/products/camera-module-v2/)Bateria de liti
  4. Filferros
  5. Auriculars

• Eines

  1. Cola calenta
  2. Cinturó de goma (https://www.amazon.com/Belts-Rubber-Power-Transmis…

Pas 2: peces impreses en 3D

El prototipus d’ulleres es modela en SolidWorks (model 3D) tenint en compte la dimensió de cada component electrònic. A la modelització, el sensor d’ultrasons davanter es col·loca a l’espectacle per detectar només els obstacles frontals; els sensors d’ultrasons esquerra i dreta es configuren a 45 graus des del punt central de l’espectacle per tal de detectar obstacles a l’espatlla i al braç de l’usuari; un altre sensor d'ultrasons es col·loca cap al terra per a la detecció de sots. La càmera Rpi es situa al punt central de l’espectacle. A més, el temple dret i esquerre de l’espectacle està dissenyat per situar el raspberry pi i la bateria respectivament. Les parts impreses en SolidWorks i 3D es mostren des de diferents visualitzacions.

Hem utilitzat una impressora 3D per desenvolupar el model 3D de l’espectacle. La impressora 3D pot desenvolupar un prototip fins a una mida màxima de 34,2 x 50,5 x 68,8 (L x W x H) cm. A més, el material que s’utilitza per desenvolupar el model de l’espectacle és el filament d’àcid polilàctic (PLA), de fàcil obtenció i de baix cost. Totes les parts de l'espectacle es produeixen a casa i el procés de muntatge es pot fer fàcilment. Per desenvolupar el model de l’espectacle, es necessita una quantitat de PLA amb material de suport d’aproximadament 254 gm.

Pas 3: Muntatge dels components

Tots els components estan muntats.

1. Inseriu el raspberry pi al temple dret imprès en 3D
2. Inseriu la bateria al temple esquerre imprès en 3D
3. Inseriu la càmera a la part frontal del marc principal on es crea el forat per a la càmera
4. Inseriu el sensor d'ultrasons al forat especificat

Pas 4: connexions de maquinari

La connexió de cada component es mapeja amb el raspberry pi i es mostra que el disparador i el pin de ressò del sensor frontal estan connectats amb el pin GPIO8 i GPIO7 del raspberry pi. El GPIO14 i el GPIO15 connecten el disparador i el pin de ressò del sensor de detecció de forats. La bateria i els auriculars estan connectats amb l’alimentació Micro USB i el port de presa d’àudio del raspberry pi.

Pas 5: prototip d'usuari

Un nen cec porta el prototip i se sent feliç de caminar per l’entorn sense cap xoc amb obstacles. El sistema general proporciona una bona experiència en fer proves amb discapacitats visuals.

Pas 6: Conclusió i pla de futur

L’objectiu principal d’aquest instructiu és desenvolupar una guia per caminar per ajudar les persones amb discapacitat visual a navegar independentment en entorns. El sistema de detecció d’obstacles té com a objectiu indicar la presència d’obstacles al voltant de l’entorn en les direccions frontal, esquerra i dreta. El sistema de detecció de sots detecta els sots a la superfície de la carretera. El sensor d’ultrasons i la càmera Rpi s’utilitzen per capturar l’entorn del món real de la guia de passeig desenvolupada. La distància entre l'obstacle i l'usuari es calcula analitzant les dades dels sensors d'ultrasons. Les imatges de sots s’entrenen inicialment mitjançant una xarxa neuronal convolucional i els sots es detecten capturant una sola imatge cada vegada. A continuació, el prototip de la guia de peu es desenvolupa amb èxit amb un pes d’uns 360 g, inclosos tots els components electrònics. La notificació als usuaris es proporciona amb la presència d'obstacles i sots a través de senyals d'àudio per auriculars.

Basant-se en el treball teòric i experimental realitzat durant aquesta instrucció, es recomana fer més investigacions per millorar l'eficiència de la guia de passeig abordant els punts següents.

• La guia de passeig desenvolupada es va tornar lleugerament voluminosa a causa de l’ús de diversos components electrònics. Per exemple, s’utilitza el raspberry pi, però aquí no s’utilitzen totes les funcionalitats del raspberry pi. Per tant, desenvolupar un circuit integrat específic d’aplicació (ASIC) amb les funcionalitats de la guia de passeig desenvolupada pot reduir la mida, el pes i el cost del prototip
• A l’entorn del món real, alguns obstacles crítics que tenen les persones amb discapacitat visual són les gepes a la superfície de la carretera, la situació de l’escala, la suavitat de la superfície de la carretera, l’aigua a la superfície de la carretera, etc. superfície. Per tant, la millora de la guia per caminar tenint en compte altres obstacles crítics pot contribuir a la investigació posterior per ajudar les persones amb discapacitat visual
• El sistema pot detectar la presència d’obstacles però no pot classificar els obstacles, que són essencials per a les persones amb discapacitat visual en la navegació. La segmentació semàntica de l'entorn per píxels pot contribuir a classificar els obstacles al voltant de l'entorn.