Google Glass / Aid de pobres per a persones amb visió del túnel: 5 passos (amb imatges)

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

Resum:

Aquest projecte transmet vídeo en directe des d’una càmera d’ulls de peix a una pantalla portàtil capçal amunt. El resultat és un camp de visió més ampli dins d’una àrea més petita (la pantalla és comparable a una pantalla de 4 "a 12" del vostre ull i les sortides a 720p). El propòsit principal és proporcionar més consciència espacial a les persones amb retinosi pigmentària (abreujat com a RP), una malaltia degenerativa de l’ull que dóna lloc a la visió del túnel (és comparable a mirar tot un rotlle de paper higiènic). Dit això, perquè el projecte es basa en un RPi, hi ha una gran varietat d'aplicacions possibles (algunes de les quals es parlaran al final).

Llista de materials:

• (1) Raspberry Pi Zero (5 dòlars) (Raspberry Pi Zero W també funciona)

• (1) Targeta Micro SD per a Raspberry Pi (8 dòlars) (només una targeta Micro SD normal, res d’especial. Es recomana un mínim de 8 GB d’emmagatzematge)

  • RPi Externs: (no els necessiteu si ja els teniu o si teniu un altre model RPi)

    • (1) Adaptador USB (5 dòlars)
    • (1) Cable Mini HDMI a HDMI (6 dòlars) (amb una visió suficientment bona, Vufine es pot utilitzar com a monitor i, per tant, elimina la necessitat d'aquest cable)
• (1) Pantalla usable Vufine (200 dòlars)

• (1) Cable de cinta micro a mini HDMI (10 dòlars) (s'ha deixat de consultar, consulteu les vinyetes a continuació)

  • Adaptadors HDMI

    (Tipus C i tipus D; amb sort, especificarem el model més endavant aquest cap de setmana (avui és el 2018-03-02)) (Adafruit també ven aquests connectors, però són més cars)

  • Cable de cinta HDMI

• (2) Cable micro USB (entre 1 i 5 dòlars cadascun) (només 2 cables micro USB normals, res especial)
• (1) Càmera Fish-Eye per a Raspberry Pi (25 dòlars)
• (1) Cable de càmera Raspberry Pi (8 dòlars)
• (1) Paquet de corbates petites amb cremallera (3 dòlars)

Cost total: ~ 265 USD (depèn del que ja tingueu i de quant pagueu per l'enviament)

Llista d'eines:

• Talladors de filferro
• Filats pelats (per a mides de filferro d’uns 26 awg)
• Pistola de cola calenta (i el pal de cola per a aquesta pistola de cola en calent)
• Teclat
• Pantalla (ha de ser compatible amb HDMI, però, de nou, amb una vista suficient de bona, Vufine es pot utilitzar com a monitor)
• Soldador (i soldadura)
• Ganivet X-Acto

Nota personal:

Aquest projecte es va inspirar en la meva àvia. Fa molt de temps li van diagnosticar RP i la seva vista s’ha anat deteriorant amb els anys. Recentment, va decidir renunciar al seu gos amb ulls de vista, Ventura (sobrenomenat Seymour, joc de paraules), a causa de l'edat. Tot i que això pot haver facilitat la vida en alguns aspectes, estic segur que ha fet que altres coses siguin més trivials (com caminar per un centre comercial). Ja feia estona que volia fer un dispositiu com aquest, però no hi havia pantalles disponibles (a un preu raonable). Això va canviar quan vaig trobar Vufine. És una gran empresa amb un producte fantàstic i no, no em paguen per dir-ho; és una companyia realment bona. Pel que fa a la meva àvia, ha informat que aquest dispositiu gairebé ha duplicat el seu camp de visió (en termes de diàmetre i no de superfície).

Actualització:

Ho he construït amb un mòdul Vufine configurat per a l'ull esquerre (la meva àvia està completament cega a l'ull dret), de manera que pot haver-hi algun problema per a aquells que ho construeixen per a l'ull dret (res gran, només un canvi d'orientació per a uns quants) parts). Dit això, Vufine ha tingut l'amabilitat d'enviar-me un mòdul per a l'ull dret perquè pugui continuar aquest projecte i solucionar aquests problemes. Tan aviat com ho faci, actualitzaré encara més aquesta informació.

Pas 1: Configuració del Raspberry Pi

Configuració del maquinari del Pi:

Nota: Si teniu un Raspberry Pi que no sigui un RPi Zero (W o normal), podeu fer les modificacions de programari necessàries mitjançant aquest Pi i transferir la targeta SD al Pi Zero.

Segona nota: en realitat no vaig comprar part del maquinari que es connecta al Pi; Tinc un barret convenient. Dit això, la imatge superior és com hauria de ser la vostra configuració. No és meu i va ser pres d’aquí.

En primer lloc, connectarem el teclat. Com que el vostre teclat té un connector USB tipus A (l’omnipresent rectangular) i el Pi Zero no, haurem d’utilitzar l’adaptador USB. Connecteu l'adaptador USB al port USB més proper al centre de la placa. A continuació, connecteu el teclat a l'adaptador USB. L’altre port USB s’utilitzarà per alimentar-lo. Els dos primers cables de la imatge són cables USB amb el cable superior que proporciona energia.

En segon lloc, connecteu el cable HDMI al port mini HDMI del Pi i al port HDMI de la pantalla (si decidiu utilitzar la pantalla Vufine com a pantalla, utilitzeu el cable de cinta HDMI).

Configuració del programari del Pi:

Aquest procés està documentat a tot arreu, però la guia oficial és aquí. És important tenir en compte diverses coses: faràs servir la targeta micro SD que has comprat (la que he triat té un adaptador perquè puguis fer-lo flaix amb un ordinador normal), instal·laràs Raspbian i hauràs d’activar la càmera al menú de configuració de Raspberry Pi. A més, NO seguiu el tutorial per executar "startx". Si ho fes, no hi haurà cap gran, però ara necessitaràs un ratolí. Aneu a la línia d'ordres (hauria de semblar una finestra negra a la barra de tasques) i utilitzeu-la (el "pi @ raspberry ~ $" hauria d'aparèixer dins d'aquesta finestra). Ara desactivarem el Raspberry Pi executant:

sudo shutdown -h ara

Pas 2: Instal·lació de la càmera

Connexions físiques:

En primer lloc, permeteu-me explicar com funcionen les connexions del cable de cinta. Per connectar i desconnectar els cables de cinta, primer heu d’aixecar les llengüetes laterals (per al Pi Zero, aquesta és una direcció cap a l’exterior), cosa que permetrà que el connector es plegui dins i fora fins a cert punt, permetent així que el cable de cinta arribi dins i fora. Per assegurar el cable de cinta al seu lloc (i, per tant, completar el procés de connexió), heu de prémer la peça plegable del connector contra el cable i reintroduir les llengüetes. Ara s’hauria de fixar el cable dins del connector. Feu clic aquí per veure un vídeo oficial sobre com es fa això.

És important tenir en compte que el cable blanc que ve amb la càmera no s’adapta al Pi Zero; assegureu-vos de substituir-lo per un dels cables de cinta daurada. A més, assegureu-vos que el costat exposat del cable estigui orientat cap avall, cap a la placa Pi i les plaques de la càmera.

Programari:

La configuració de la càmera és relativament senzilla pel que fa al programari. Per transmetre vídeo directament des de la càmera a HDMI, simplement executeu la línia següent al terminal:

raspivid -t 0 -rot 0

Ara la càmera hauria de transmetre’s a la pantalla. Ara, atureu el flux prement Ctrl + C. Ara executarem la mateixa ordre, però si heu comprat un mòdul Vufine estàndard (configurat per a l'ull dret) canvieu el 0 després de "-rot" a 90. De la mateixa manera, si heu comprat una pantalla Vufine configurada per a l'ull esquerre canvieu la 0 després de "-rot" a 270.

Ara, si manteniu la càmera contra la pantalla de Vufine d’una manera similar a la que es mostra a la fotografia, hauríeu de veure una imatge vertical (a la pantalla, no necessàriament a la Vufine). Si la vostra imatge està cap per avall, proveu l’altre número (270 si en feia 90 abans i 90 si abans en feia 270; encara heu de prémer ctrl + c per sortir del flux).

Un cop tingueu el flux de la càmera correctament orientat (a través del programari), voldríem assegurar-nos que comenci sempre que el Raspberry Pi estigui engegat. El primer pas és executar:

sudo nano /etc/rc.local

Ara, escriviu una ordre similar a la que heu executat anteriorment ("/ usr / bin / raspivid -t 0 -rot 90/270") a les línies entre "fi" i "exit 0" (manteniu-la en una línia com es veu a la imatge). Si voleu obtenir una imatge de resolució inferior amb una freqüència de fotogrames més alta, utilitzeu "/ usr / bin / raspivid -t 0 -rot 90/270 -md 6". Després d’escriure això, hauríeu de desar-lo prement ctrl + x, introduint y (sí, voldríeu desar-lo) i, a continuació, premeu Intro per desar-lo amb el mateix nom. Ara hauríeu de tornar a la línia d'ordres ("pi @ raspberry ~ $"). Finalment, podeu provar per assegurar-vos que tot funcioni reiniciant el Raspberry Pi amb:

sudo reiniciar

Si tot funciona, hauríeu de veure la càmera que transmet vídeo a la sortida HDMI al final del procés d’arrencada.

Notes:

• Un cop s'hagi completat tot l'anterior, us recomanem que apliqueu una petita quantitat de cola calenta al cable / connector de cinta de la càmera i del Pi per assegurar-vos que quedi al seu lloc. Això és purament opcional i és una cosa que en realitat no he fet.
• Si teniu una pantalla Vufine configurada per a l’ull dret i trieu orientar-la de manera diferent (és més convenient si els ports USB del Pi es troben a la part inferior), la cara superior de la càmera quedarà a l’esquerra quan la porteu.
• La càmera de la imatge ja està muntada. Arribarem a això en un pas posterior.
• Volia publicar una imatge del connector de la càmera al Pi, però no vull treure el Pi si no el puc tornar a posar i he perdut tots els tirants (que veureu que són necessaris) per muntar-lo en un pas posterior) i no estic segur de quan podré anar a comprar-ne més, així que he decidit carregar-lo ara i actualitzar-lo més tard.

Pas 3: carregar la pantalla Vufine

La pantalla Vufine té una bateria pròpia, però només dura 90 minuts i, tot i que això pot ser suficient per a l’ús previst del Vufine, és insuficient per als nostres propòsits. Dit això, podem carregar el Vufine mentre s’utilitza i, per tant, allargar la vida de la bateria. No obstant això, els cables USB normals són bastant grans i, ja que volem minimitzar el pes, haurem de modificar-ne un (fent-lo més petit i lleuger en el procés); retirarem un cable USB fins al mínim.

Nota: La resta d’aquest pas detalla com obtenir el connector des d’un cable USB. Dit això, em van informar d’aquests connectors USB barats (de cost). El seu ús us permetria ometre la part perillosa de treure el connector del cable. No tinc experiència amb ells, però actualitzaré aquesta informació sobre com utilitzar-los un cop ho faci.

Preparació del cable USB

Nota: aquesta és, amb diferència, la part més perillosa de la construcció. S’ha de tenir molta precaució al voltant dels ganivets afilats

El primer pas per "minimitzar" el cable USB és tallar-lo unes 5 polzades (diria que unes 7 per a una configuració d'ull dret) fins a l'extrem micro USB. Continueu despullant el cable fins a l'extrem micro USB.

Ara, per la part perillosa, haureu de tallar el plàstic que embolcalla amb el ganivet X-Acto. Us suggereixo que utilitzeu unes alicates o una morsa de taula per subjectar el tap mentre el talleu per minimitzar el risc de tallar-vos. La millor manera de tallar-lo és tallar al llarg de les costures laterals (semblen línies) tal com es veu a la imatge. Haureu d’utilitzar una força decent per cavar el ganivet a la carcassa. Al cap d’un temps, un dels costats pot ser capaç de “girar” cap a l’exterior i, segons el grau de llibertat que tingueu, podeu utilitzar unes alicates per arrencar la resta en lloc de tallar-la.

Finalitzant la peça USB

Una vegada que només us quedi la peça metàl·lica, heu de treure els dos cables mitjans (els no vermells i els negres). Podeu fer-ho tallant-los o utilitzant un soldador per dessoldar les seves connexions i simplement treure-les (us suggereixo dessoldar si teniu prou experiència). A continuació, poseu una mica de cola calenta a la base dels cables (on es troben amb el connector Micro USB) per proporcionar un aïllant i mantenir-lo segur. Quan hàgiu acabat, la imatge hauria de tenir un aspecte semblant al USB de la imatge (però, encara no l’hem connectat al Pi).

Connectant-lo al Pi

Aquest pas és bastant senzill. Tot el que heu de fer és soldar el cable vermell al port de 5 V i el cable negre al pas de terra (GND) del RPi. Per veure exactament quins ports, vegeu la imatge amb el rectangle vermell al Pi. Per veure un vídeo sobre la soldadura bàsica, feu clic aquí. Us suggereixo que utilitzeu una mica de cola calenta a banda i banda del Pi (on heu soldat) per assegurar els cables i proporcionar un aïllant.

Pas 4: connectar-ho tot

Assegurar el Pi

En aquest punt, col·loqueu el Pi contra el mòdul Vufine amb el port de la càmera prop de la part frontal i els connectors USB (instal·lats al Pi) orientats cap avall i cap a dins. Assegureu-lo utilitzant els dos parells (un parell per banda) de tirants. Feu-ho posant un llaç de cremallera a través d’un dels forats de la cantonada superior del pastís, embolicant-lo al voltant del Vufine (cap avall) i posant-lo pel forat de la cantonada inferior al mateix costat del Pi. A continuació, agafeu una altra corbata amb cremallera i fixeu-la a la primera. Teneu-lo perquè el Pi s’acosti al Vufine. Talla el cos restant de la corbata amb cremallera per a les dues corbates (totes per al segon i la part que sobresurt del segon corbata per al primer). Repetiu aquest pas a l’altra banda del Pi.

Connectar coses

Aquest és potser el pas més senzill de tota la construcció. Connecteu el cable USB que heu soldat al Pi a la pantalla Vufine.

Enganxar en calent el connector

L’imant de l’estació d’acoblament magnètic no és prou fort per als nostres propòsits, de manera que afegirem una mica de cola calenta per reforçar la connexió. Connecteu el mòdul Vufine a l'estació magnètica d'acoblament que inclou (no més) amb la corretja cap amunt (tal com es mostra a la imatge). Assegureu-vos que sigui gairebé paral·lel al Vufine real (encara podreu ajustar la posició de la pantalla movent la corretja de les ulleres). Apliqueu una bona quantitat de cola calenta a la part superior i inferior. Deixeu-lo refredar abans de passar per assegurar-vos que no es posi en una posició estranya abans de solidificar-se.

Endollant coses, continuació

Tot i que aquesta part no és tan fàcil com la primera cosa que connecta, no hauríeu de lluitar massa. Simplement connecteu el cable de cinta HDMI tant al Vufine com al Pi (la lluita és més psicològica que física; podeu fer-ho. Crec en vosaltres).

Connexió de la càmera

Configuració de l’ull esquerre:

Aquesta és una part fàcil, però el posicionament de la càmera fa que sigui difícil de descriure amb paraules. Essencialment, fixareu la càmera de manera que quedi cap als costats amb el cable de cinta que fa un bucle a sota. Vegeu la imatge per veure què vull dir. Premeu-lo contra la pantalla Vufine i assegureu-lo en aquesta posició aplicant cola calenta tant a la part superior com a la inferior. No en posaria cap als laterals, ja que fer-ho només a la part superior i inferior és suficient per assegurar-lo i fer-ho als laterals pot evitar un ajust lateral de la cinta i de la pantalla de Vufine.

Configuració de l'ull dret:

No he fet la configuració de l’ull dret abans (tornaré i editaré una vegada que ho faci), però bàsicament heu d’assegurar-vos que la càmera estigui de costat i en una posició raonable a la part superior de la pantalla. La part superior (el costat oposat al connector) ha d’estar orientada a l’esquerra (a l’esquerra quan el porteu). Feu servir cola calenta per connectar la càmera a la pantalla del mòdul Vufine. A més, podeu utilitzar cola calenta (o corretges de cremallera) per assegurar-vos que hi hagi un cable de cinta que sobra (assegureu-li una mica d’estabilitat per ajustar-lo i intenteu no arrugar-lo, ja que no està pensat per suportar alts graus de rotació). També podeu tornar al pas 2: Instal·lació de la càmera si heu de tornar a configurar el flux de la càmera com a resultat d’un canvi en el seu posicionament físic.

Pas 5: Fin

Encesa

Per activar-lo, simplement activeu el mòdul Vufine prement el botó gris de la part posterior. Ha de començar a parpellejar de color blau. A continuació, connecteu el Pi Zero mitjançant el port USB de l’extrema dreta (a l’exterior i amb l’etiqueta PWR IN). Ara hauríeu de veure una llum vermella contínua encesa a més del LED blau intermitent del mòdul Vufine. Això significa que s'està carregant el Vufine. A més, la pantalla hauria d’iniciar-se i hauríeu de veure com el Pi passa pel seu procés d’arrencada amb la sortida de la càmera al final. Un cop aparegui la pantalla, la llum blava parpellejant del botó Vufine hauria de quedar sòlida.

Nota: Si primer activeu el Pi (seguit del Vufine), és possible que la pantalla surti estranya. Per solucionar-ho, apagueu el Pi i torneu-lo a encendre.

Apagant-lo

Apagueu l'RPi desconnectant l'USB que li proporciona alimentació. Per apagar el Vufine, podeu deixar-lo apagar per si mateix (cosa que farà després de no rebre cap senyal durant un curt període de temps) o bé podeu mantenir premut el botó gris (amb un LED blau) al Vufine fins que el LED blau s'apaga. Prefereixo deixar-lo apagar, però tu també ho fas.

Més millores

Com es va dir en resum, com que el projecte es basa en un Raspberry Pi, el projecte té una gran capacitat d’evolució. Per començar, aquí teniu algunes idees:

• Podeu connectar-lo a un teclat sense fils per fer-lo servir com a ordinador Linux head-up. Utilitzaria un teclat (i un ratolí) així i ho connectaria en un procés similar a aquest.

  Afegir una interfície basada en el moviment manual és així

• Afegiu botons al costat per desar imatges i vídeos i ampliar i reduir la imatge
• Afegiu un commutador d'alimentació natiu (dic natiu perquè alguns cables USB tenen interruptors integrats)
• Feu una funda impresa en 3D per a tot.
• Afegiu una sortida d'àudio
• Afegiu un fitxer adjunt de la bateria

  Posar-lo a l’altre costat de les ulleres seria una manera convenient d’afegir un contrapès (el pes de les ulleres és actualment una mica desgavellat)

• Feu una CNN (xarxa neuronal convolucional) amb sortida TTS (text-to-speech) per a una audiodescripció del vostre entorn. Aquesta xarxa neuronal podria funcionar amb un Movidius Neural Compute Stick per obtenir més potència computacional.

  Possible ús: estimulació vestibular galvànica per a maniobres d'emergència

Podeu veure algunes d’aquestes idees implementades a la meva pàgina de github.

Nota:

Probablement afegiré algunes imatges més endavant. Si voleu alguna fotografia en particular, feu-m'ho saber i faré el possible. El mateix s'aplica a les explicacions; si voleu que aprofundeixi en alguna cosa, feu-m'ho saber i intentaré fer-ho.

Gràcies

• Vaig aprendre molt d’aquesta comunitat; espero que això ajudi els altres, com tants que aquí m’han ajudat abans.
• Una vegada més, aquest és el meu primer instructiu i qualsevol comentari serà molt agraït. Si algú fa alguna cosa amb això, si us plau, feu-m'ho saber; M’encantaria veure cap a on porta la comunitat.

Un agraïment especial a la meva àvia per tot el que ha fet per mi al llarg de la meva vida. Mai no us podré tornar, però segur que faré tot el possible.

Primer premi del concurs de gerds Pi 2017