Control remot ASD sever: 7 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Durant el 1r Màster en enginyeria electromecànica, els estudiants tenen el repte de crear un robot per al projecte del curs Mecatrònica del professor Bram Vanderborght. Com a equip de tres noies, vam decidir aprofitar per treballar amb adults joves amb autisme sever. "Feu la vostra elecció" representa un projecte en col·laboració amb Parhélie Brussels, un institut privat per a nens i adults autistes, psicòtics o neuròtics greus. L’objectiu és crear un dispositiu que permeti als adults joves amb TEA greu (trastorn de l’espectre autista) de 12 a 18 anys comunicar-se amb ordinadors. Com que els adults joves no parlen, el dispositiu també els hauria d’ajudar a interactuar amb la gent. A partir d’ara, els cuidadors no hauran de triar el nom dels adults joves, sinó que els adults joves podran prendre decisions de manera autònoma. L’objectiu principal és que puguin escollir una cançó o un sopar que apareguin a les pantalles de l’ordinador per ells mateixos.

Com que és interessant oferir l'opció de reutilitzar el projecte en altres projectes futurs, es tindrà en compte la possibilitat d'extensió. La codificació de l'aplicació de l'ordinador es realitzarà de manera que les opcions d'elecció es puguin ampliar segons es desitgi.

Pel que fa al disseny, és important tenir en compte que els nens es distreuen fàcilment, no tenen molt bones habilitats motores i probablement intentaran destruir el dispositiu. Es dissenya una caixa on es pot emmagatzemar tota l’electrònica al seu interior. Per tal de protegir-se dels cops, la bateria s’emmagatzema en una caixa independent i els components electrònics es solden en un PCB.

Pas 1: primer disseny

Abans de pensar en components electrònics per al projecte, és bo elaborar un primer disseny de la caixa, ja que l’electrònica ha d’adaptar-se a la caixa, però pot ser que la caixa no sigui massa gran per utilitzar-la com a control remot, és una prova i error. procés per trobar les dimensions adequades. Mitjançant el programa Autodesk Inventor Professional 2018 es dissenya una primera idea. D’aquesta manera, es pot tenir en compte l’espai proporcionat per a tots els components necessaris en fer cerques a Internet.

El quadre actuarà com a comandament a distància, amb 3 botons, per triar entre les opcions que es mostren a la pantalla de l'ordinador. Els dos botons exteriors funcionaran com a botons de control per canviar entre els adults joves amb autisme greu, és molt important fer que la caixa no sigui massa complexa i distreta i mantenir sempre la mateixa convenció de colors. Mitjançant un acceleròmetre, el RGB esquerre El botó LED sempre mostrarà un color blau i el dret sempre mostrarà un color vermell, independentment de l’orientació del comandament. Els colors són visibles tot el temps i s’esvairan durant uns segons quan es prem un botó. Simultàniament a l'acció del botó, el piezobuzzer emetrà un so i els motors de vibració deixaran vibrar la caixa a les mans del nen. Per enllaçar l'acció dels botons amb l'aplicació de l'ordinador, els senyals s'envien a l'aplicació mitjançant una connexió Wi-Fi.

La caixa final té una forma rectangular senzilla, amb 3 forats per als botons (caixa superior), 2 forats (frontal i posterior) per connectar el carregador de bateria i Redbear Duo i 4 forats molt petits distribuïts pels dos costats per garantir que el so del piezobuzzer es nota. Les vores de la caixa són arrodonides per evitar que els adults joves puguin fer-se mal a si mateixos o als altres.

Pas 2: Obteniu els components

Necessitarà:

- Impressora 3D (es pot accedir al públic FABlab Brussel·les) Vam utilitzar les impressores disponibles per a estudiants d’enginyeria electromecànica.

- Soldador i soldador

- Colorfabb XT: material transparent per a la impressió 3D Disponible a:

- Redbear Duo Informació: https://redbear.cc/duo Comprar a: https://www.antratek.com/redbear-duo Preu: 30, 13 € La tensió de treball de Redbear Duo és de 3, 3 V. Els altres components elèctrics necessiten ser triats de manera que siguin capaços de treballar en 3, 3 V.

- Botó arcade LED verd (opcional) Informació: https://www.adafruit.com/product/3487 Comprar a: https://www.sossolutions.nl/ Preu: 4, 55 €

- 2 botons LED RGB (resistències utilitzades per a la connexió a PCB) Comprar a: https://www.aliexpress.com/item/ONPOW-22mm… Preu: 18 €

- Informació de l’acceleròmetre ADXL345: https://www.sparkfun.com/products/9836 Comprar a: https://www.antratek.nl/tri-axis-adxl345-breakout Preu: 21,75 € Es tracta d’un acceleròmetre digital de 3 eixos que no consumeix molta energia. Volem que la bateria duri el màxim de temps possible.

- Li-IonBattery 1200 mAh Informació: https://www.adafruit.com/product/258 Comprar a: https://www.kiwi-electronics.nl/lithium-ion-polym… Preu: 11 €, Li-ion 95A es va triar la bateria, tot i que no és el tipus de bateria més segur, ja que el comandament a distància s’ha de carregar mitjançant micro-USB. En cas contrari, els cuidadors sempre han d’obrir la caixa per substituir les bateries.

- Carregador de bateria Informació: https://www.adafruit.com/product/259 Comprar a: https://www.kiwi-electronics.nl/usb-li-ion-lipoly… Preu: 14, 90 €

- Informació Piezobuzzer: https://www.adafruit.com/product/1739 Comprar a: https://www.adafruit.com/product/1739 Preu: 1, 25 €

- 2 motors de vibració (connectats juntament amb una resistència i un transistor) Informació: https://www.adafruit.com/product/1201 Comprar a: https://www.kiwi-electronics.nl/vibrating-mini-mo… Preu: 2, 50 €

- Circuit imprès (PCB) per ajustar els components elèctrics

- Resistències 4 resistències de 150 Ohm (2 per a cada botó arcade RGB) 2 resistències de 4,7 kOhm (per a l’acceleròmetre) 3 resistències de 10 kOhm (1 per a cada botó) 1 resistència de 100 Ohm (per als motors de vibració) 1 transistor PN2222 (per als motors de vibració)

- Cargols 2 cargols M2, 5x8 per a la placa de components 5 cargols M3x8 per a la part inferior de la caixa (4) i la part inferior de la caixa de bateries (1) 4 cargols M2, 5x8 per a la part inferior de les caixes de vibració (2 per a cada caixa)

Per a la part de programació, es va utilitzar Java a Eclipse per programar l'aplicació. El Redbear Duo es va programar amb Arduino IDE.

Pas 3: soldar components electrònics al PCB

Per soldar tots els components d’una placa PCB, cal conèixer les connexions amb el Redbear Duo. Aquestes connexions es poden visualitzar a la primera imatge. Tots els components utilitzats en el projecte estan connectats als pins d'entrada / sortida del Redbear Duo. Per connectar els botons i motors de vibració, calen resistències i transistors. Aquestes parts es poden visualitzar a les altres 3 imatges. Per saber quines resistències i transistors s’utilitzen i on es col·loquen, es proporciona un esquema i notes addicionals en aquestes imatges.

Nota lateral: els ports indicats a les imatges són els que s’utilitzen al projecte. És possible triar diferents ports. Només cal tenir en compte algunes restriccions: els ports SDA i SCL de l’acceleròmetre s’han de connectar respectivament als pins D0 i pin D1 del Redbear Duo. Cal connectar el brunzidor i els motors de vibració a un pin PWM.

La guia de connexió de l’acceleròmetre es pot trobar al lloc web de Sparkfun. La comunicació que s’utilitza és I2C.

Pas 4: Impressió 3D remota

Un cop millorat el disseny, la caixa es pot imprimir en 3D. Per al producte final, s’han d’imprimir 5 parts diferents: - la part inferior de la caixa - la forma de la caixa - la placa de fixació de la caixa de bateries - les plaques de fixació de les caixes de vibració (2)

El prototip es va dissenyar mitjançant una impressora 3D Ultimaker 2. El material utilitzat per a tots els components és ColorFabb XT.

Pas 5: programa el Redbear Duo

Mentre es millora i s’imprimeix el disseny de la caixa, es pot programar el microcontrolador.

La majoria dels pins d'entrada / sortida que s'utilitzen per connectar els components al Redbear Duo ja s'expliquen al pas 3. La resta es pot trobar al codi.

Com s'ha esmentat abans, els colors dels botons exteriors s'han d'adaptar en funció de l'orientació de la caixa. Per això s’utilitza un acceleròmetre. Al codi, el color canvia quan la coordenada x de l’acceleròmetre és superior a 50. Això depèn de la manera com es col·loca l’acceleròmetre al quadre. Assegureu-vos de comprovar el valor de la coordenada x al dispositiu i d’adaptar el codi si cal. La biblioteca necessària per llegir els valors de l’acceleròmetre es pot trobar al lloc web de Sparkfun esmentat al pas 3.

Per estalviar la bateria quan no s’utilitza el dispositiu, es poden apagar els llums Wi-Fi i LED. Quan la caixa es col·loca al seu costat dret i es premen els dos botons exteriors, la caixa s'apaga. Per despertar la caixa, cal prémer els botons exteriors (l'orientació no importa per a aquesta acció). Per a aquest pas, és millor comprovar el valor de la coordenada y quan la caixa es col·loca al seu costat dret i adaptar-la si cal.

Pas 6: crea l'aplicació

Per tal que el control remot sigui fàcil d’utilitzar, es va crear una aplicació a Java. L’aplicació es pot comunicar amb el comandament a distància mitjançant una connexió WiFi. Mitjançant la informació rebuda del comandament a distància, l’aplicació es desplaçarà per les opcions i d’aquesta manera seleccionarà imatges o reproduirà cançons. Com que el programa ha de ser ampliable, es poden afegir noms i categories.

Al primer tauler, s’ha de triar el nom de l’adult jove que utilitzarà el comandament a distància. Utilitzant el camp de text i els botons de la part inferior del tauler, es poden afegir o eliminar noms.

Després d’escollir el nom del jove adult, s’ha d’escollir la categoria. Si es tria la categoria "Música", es reproduirà una cançó quan es confirmi la tria.

L'última pantalla és l'única pantalla que podrà veure el jove adult i aquest és també l'únic panell que pot controlar el comandament a distància. Podeu desplaçar-vos per les imatges anant a l’esquerra o a la dreta. Si es confirma una opció prement el botó central del comandament, apareixerà un marc verd al voltant de la imatge. En aquest moment, no és possible desplaçar-se a diferents opcions. En tornar a prémer el botó de confirmació, es desselecciona una opció.

Les finestres "Afegeix fitxer" i "Suprimeix fitxer" es poden utilitzar per afegir i suprimir imatges. En afegir fitxers a la categoria Música, cal seguir dos passos. A la primera finestra emergent es pot triar la imatge que s’ha de mostrar a la pantalla. A la segona finestra emergent, cal escollir la cançó relacionada amb aquesta imatge. La cançó escollida ha de ser en format mp3.

Per suprimir un fitxer, s'ha de seleccionar el nom de la imatge a la llista, que apareix en prémer el botó "Suprimeix fitxer".

Pas 7: munteu la caixa

Com a pas final, cal muntar la caixa. - Per donar una força addicional a la caixa, s'utilitza escuma a l'interior entre els botons. Tingueu en compte que els cables dels botons també necessiten una mica d’espai. - Els motors de vibració estan equipats amb una fina capa de cola que es pot utilitzar per fixar-los dins de les caixes del motor de vibració. Com que les caixes són petites, es pot utilitzar una regla o un objecte petit per prémer una mica millor els motors cap als costats de la caixa. Quan els motors estan fixats, les caixes també es poden tancar mitjançant fixacions i cargols. - Els cables dels botons i motors de vibració estan connectats a la PCB. - La PCB es pot connectar als pilars laterals impresos en 3D mitjançant cargols. El muntatge del PCB s’ha de realitzar de manera que el Redbear Duo i el carregador de bateries estiguin correctament localitzats a la caixa (a prop dels forats).- Finalment, la part inferior de la caixa s’uneix als pilars de les cantonades mitjans de cargols.

Enhorabona! En arribar al final d’aquest pas, heu aconseguit refer el control remot per a adults joves amb autisme greu. En aquesta etapa del projecte, es recomana provar si tot funciona com es vol. Bona sort i divertir-vos!