Cat Whisker Sensory Extension Wearable (2.0): 6 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Aquest projecte és la continuació i la reimaginació del "Whisker Sensory Extension Wearable" del meu antic company (metaterra).

L’objectiu d’aquest projecte era centrar-se en la creació de noves “extensions sensorials” enriquides computacionalment que permetin la detecció augmentada del món natural. El meu gran esforç amb aquest projecte es va dedicar a la fabricació i implementació d’augments sensorials que ampliaran el sentit a través de sensors i respondran amb una sortida tàctil per a l’usuari. La intenció és permetre a qualsevol persona fabricar les seves pròpies extensions sensorials i, per tant, mapear intrínsecament els sentits humans / animals al maquinari. Ampliar eficaçment els nostres sentits de maneres noves i emocionants que conduiran a una millor comprensió de com el nostre cervell és capaç d’adaptar-se als nous sentits externs.

Aquest material es basa en treballs recolzats per la National Science Foundation amb la subvenció núm. 1736051.

El projecte es va desenvolupar al Lab for Playful Computation and Craft Tech Lab de la Universitat de Colorado Boulder.

Si teniu alguna pregunta, voleu estar al dia amb la meva feina o simplement llançar idees, feu-ho al meu Twitter: @ 4Eyes6Senses.

Amb aquest projecte, volia agafar l’extensió sensorial anterior de bigotis i fer-la més lleugera, més rendible i més fàcil de construir. Aquí teniu una visió general dels diferents components i les seves funcions:

- Dos conjunts de dispositius de bigotis de sensor de flexió personalitzats (total de 4, 2 per costat) reben informació tàctil (flexió, flexió, etc.) d’objectes de l’entorn immediat de l’usuari. La informació inicial de tensió / resistència que rep cada sensor es converteix a informació d’angle de flexió (per exemple, un angle de flexió de 10 graus). Aquesta informació sobre l'angle de corba es converteix posteriorment en una sortida de modulació proporcional d'amplada d'impuls i s'envia als motors de vibració corresponents del front de l'usuari.

- Cada sensor de flexió de bigotis està connectat a un ProtoBoard d'1 i connectat a un Arduino UNO que fa la transducció / conversió.

Quatre motors de vibració subministren estímuls tàctils al front de l'usuari. Cada motor utilitzat es correlaciona amb un bigotí, la intensitat del motor de vibració es basa en un llindar que es fixarà en funció del sensor de bigotis.

Subministraments

Tira de poliestirè de 14 "de llarg, 0,08" d'ample i 0,03 "de gruix

Sensor de flexió / flexió unidireccional de 4"

Endolls JST

Motors de vibració

Diadors durs

ProtoBoard - Quadrat 1"

Un kit de filferro (recomano aïllament de silicona) NOTA: faràs servir aproximadament uns 3 peus de filferro per a cada connexió

Acrílic o cartró transparent de 1/16 de gruix

Tubs termorretractables

Ungles líquides

47k resistències

NITECORE o un altre tipus de diadema

Velcro

Pas 1: muntatge de bigotis

(Exempció de responsabilitat! Es pren directament de la instrucció anterior.)

Em va costar un temps desenvolupar un aparell de sensor de bigotis que fos prou flexible per imitar els bigotis reals, però prou rígid per tornar constantment a una posició recta i sense doblar. Vaig acabar utilitzant un sensor de flexió / flexió unidireccional de 4 "de Flexpoint Sensor Systems (vegeu la figura 1). Un endoll JST està soldat a les potes del sensor i, a continuació, una tira de poliestirè de 14" de llarg, 0,08 "d'ample i 0,03" de gruix (Vaig adquirir la meva en una ferreteria local) s’adhereix cola de silicona al sensor, s’aplica la contracció de calor i s’emmotlla una capa protectora de Sugru al voltant de tota la base de la unitat de bigotis. Aquí teniu les instruccions detallades:

- Agafeu l'extrem del connector del connector JST de 3 pins i traieu el cable central (vegeu les figures 2-4)

- Retireu els cables de l’endoll perquè us quedin uns 1,5 cm de fil, després retireu i soldeu aquests cables als passadors del sensor (recordant l’orientació del connector / sensor). He utilitzat la termorretracció per proporcionar aïllament (vegeu les figures 5, 6)

- Muntar la tira de poliestirè al sensor amb algun tipus d’adhesiu flexible (he utilitzat cola de silicona Liquid Nails). Assegureu-vos de fixar bé la tira al sensor (vegeu les figures 7, 8)

- Agafeu el Sugru (he utilitzat un sol paquet de 5 g) i modeleu-lo al voltant de la base del sensor / tira / endoll assegurant-vos de contenir tots aquests components. A més, assegureu-vos d'aplicar el Sugru prou alt per assegurar completament la tira, però no massa alt com per restringir la facilitat de moviment / flexió del sensor. Pren-te el teu temps. Passareu com a mínim 30-45 minuts fins que el Sugru comenci a endurir-se. Abans de deixar-lo assecar, assegureu-vos que l’endoll s’adapta correctament al costat del receptacle del connector JST (vegeu les figures 9-13)

- Per últim, he adherit etiquetes a l’aparell de bigotis. Es van utilitzar els laterals (L / R) i la posició numèrica (1-4) (vegeu les figures 14, 15)

- Feu-ne 3 més (o el nombre de bigotis que vulgueu). Assegureu-vos de crear cada bigoti de la mateixa manera. Això us ajudarà a calibrar el sensor més endavant.

Pas 2: muntatge de bigotis

Ara que els sensors de flexió de bigotis estan completos, ara podem muntar-los a la galta (figura 1). Metaterra va dissenyar un braç corbat amb un disc per muntar, ho va fer amb Adobe Illustrator i va utilitzar acrílic clar de 1/16 de gruix com a material. NOTA: Si no hi ha un tallador làser fàcilment, podeu provar de fer els muntatges de cartró o un altre material que es pugui tallar fàcilment, només cal que imprimiu el PDF i talleu al voltant del traç mentre es recobreix sobre cartró. Després de tallar amb làser, practiqueu quatre forats a l’acrílic i, a continuació, teixiu els endolls JST pels forats (figura 1, 3 i 4)) i, a continuació, incorporeu els bigotis a la part del disc de la muntura mitjançant Sugru. Aquí teniu les instruccions detallades:

- Obriu el fitxer vectorial braç de bigoti (PDF). El material utilitzat per a aquest instructable és acrílic transparent de 1/16 i es talla amb un tallador làser.

- Practicar quatre forats a la galta. No dubteu a jugar amb la mida del forat i la distància per fer que els bigotis siguin tan a prop o lluny com vulgueu.

- Teixiu el tap JST de 2 pins pels orificis. assegureu-vos que els laterals amb l’obertura estiguin mirant l’un de l’altre.

- Assegureu-vos que els ports dels bigotis estiguin allà on vulgueu. Utilitzeu Sugru i modeleu els endolls JST al seu lloc a la part del disc de la peça (això em va portar al voltant de quatre paquets de Sugru). Amb Sugru tindreu uns 30 minuts de motlle, així que preneu-vos el temps i assegureu-vos que els bigotis no es superposin quan estigueu endollats i que els endolls JST estiguin orientats on els desitgeu. Quan estigueu satisfet amb la ubicació, deixeu assecar el Sugru durant un dia.

- Vegeu les figures 9 i 10 per a aquest pas, també tingueu en compte que al meu disseny: blanc = 3,3 V, negre = GND i el vermell és el pin analògic. Soldeu els dos extrems de l'endoll JST a un costat del ProtoBoard 1 'i, a continuació, repetiu amb l'altre bigotí. Creeu un divisor de voltatge mitjançant el meu disseny o canvieu el disseny (també podeu consultar la guia de connexió del sensor flex de SparkFun).

- Per fixar les galetes a la diadema, s’utilitzen dos cargols / cargols per fixar el braç a la diadema (figura 11).

Pas 3: integració del motor de vibració, capçal i configuració de la bateria

La connexió dels motors de vibració és bastant directa, el cable vermell es connectarà a un pin digital PWM de l’Arduino i el blau es connectarà a GND. Els motors de vibració s’uneixen a una diadema NITECORE mitjançant velcro, la col·locació es basa en el bigotí al qual està lligat, els motors de vibració externs estan lligats als bigotis anteriors i els motors de vibració interiors estan lligats als bigotis posteriors (Figura 6).

- Soldeu el cable als extrems de cada motor de vibració, apliqueu la contracció de calor a cada connexió i, a continuació, apliqueu la contracció de calor al cable del motor de vibració, així com als cables acabats de reduir la calor (Figura 2), repetiu 3 vegades. Adheriu un disc de velcro (costat del ganxo) a la part posterior del motor. Repetiu 3 vegades.

- Tallar una tira de velcro perquè la col·lecció de cables dels motors es pugui unir i velcro a la part frontal de la diadema NITECORE (vegeu la figura 5). Adheriu (he utilitzat súper cola) la tira a la part interna frontal de la diadema i feu velcro els motors a la tira amb la mateixa orientació que heu col·locat els ports de la bigotilla a la placa de les galetes (Figura 7)

- Utilitzeu un clip o una bretxa amb cremallera per connectar els cables del motor de vibració, cosa que ajudarà a protegir els motors de vibració perquè no s’estrenyin / trenquin (Figura 7).

Pas 4: microprocessador i connexió de tot a un Arduino

Tots els motors de vibració i bigotis es connectaran a un Arduino UNO. Necessitareu una placa de prototipatge addicional que us permetrà soldar 9 cables GND i 4 cables de 3,3 V. El més probable és que necessiteu un kit de connector dupoint per afegir pins i carcassa als cables que cal connectar directament a l’Arduino. Els cables dels pins dels motors de vibració (cable vermell) es connecten als pins digitals Arduino: 3, 9, 10, 11 (es van triar aquests pins perquè permeten PWM). Els cables GND del motor de vibració (blanc o negre) es soldaran a la placa de prototipatge. Els pins de bigoti (cable vermell) es connectaran als pins analògics Arduino: A0, A1, A2, A3. Els cables VCC de bigotis (cable blanc) i els cables de terra (negre) es soldaran a la placa de prototipatge.

Pas 5: implementeu el codi

D’acord, ara toca penjar el codi. Hi ha algunes coses que haureu de modificar abans de preparar-vos per batre el món.

- En primer lloc, utilitzeu un multímetre per mesurar tant la tensió de sortida VCC com la resistència a la resistència de 10 k. Introduïu aquests valors als llocs respectius del codi.

- A continuació, comproveu que totes les altres variables estiguin configurades a les entrades / sortides correctes (per exemple, mtr, flexADC, etc.).

- A continuació, connecteu el vostre Arduino i pengeu el codi.

- Un cop estigueu en funcionament, veureu al monitor de sèrie que imprimirà Bend + (número de bigoti). Ara és hora de calibrar el bigotí (cada bigotí és únic i tindrà una resistència de base una mica diferent). Establiu la variable STRAIGHT_RESISTANCE a qualsevol que s'imprimeixi la resistència de la línia de base (és a dir, la posició de bigotis sense doblegar). A continuació, establiu la variable BEND_RESISTANCE a STRAIGHT_RESISTANCE + 30000.0. Al codi original, aquesta variable tenia la intenció de reflectir la sortida de resistència del sensor de flexió en un revolt de 90 graus. Com que els nostres bigotis no s’acosten cap a una corba completa de 90 graus (almenys en situacions típiques), afegir 30000,0 ohms a la resistència de la línia de base funciona molt bé. Tanmateix, no dubteu a configurar la resistència a la flexió a allò que millor us funcioni. Si ho heu configurat tot correctament, veureu que quan el bigoti no està doblegat, s’imprimirà un angle de flexió de 0 graus (més o menys). A continuació, podeu establir els valors llindars que activaran els motors de vibració en funció de l’angle. Després d’això, ja està bo

Pas 6: Fet

Ara teniu un bigotí usable i esteu preparats per (sentir) el món.

Si teniu alguna pregunta en profunditat, voleu aprendre sobre l’augment humà, voleu estar al dia amb la meva feina o simplement llançar idees, feu-ho al meu Twitter:

@ 4Eyes6Senses

Gràcies!