Guant haptic per a invidents: 7 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

El guant Hàptic és un dispositiu per a invidents i / o amb discapacitat visual que proporciona a l'usuari informació sobre els obstacles al seu entorn més proper. El guant utilitza dos sensors d’ultrasons que indiquen la distància i l’orientació dels objectes. Depenent del que detectin aquests sensors, els motors de vibració col·locats al llarg del guant vibren amb patrons únics per transmetre aquesta informació a l'usuari.

Pas 1: Llista de subministraments

Electrònic:

- # 1201: Mini disc motor vibrant - ERM (x4) [1,95 dòlars per cada.]

- # 2305: Controlador de motor haptic Adafruit DRV2605L (x4) [7,95 dòlars per cada.]

- # 659: FLORA - Plataforma electrònica portable - Compatible amb Arduino [14,95 $]

- Sensors de distància ultrasònics HC-SR04 (x2) [2,99 dòlars per cada.]

- # 2717: Multiplexor I2C TCA9548A [6,95 $]

- # 3287: 3 suports de bateries AA amb connector JST [2,95 $]

- # 1608: PCB de taules de pa Adafruit Perma-Proto de mida quarta - Individual [2,95 $]

- Cable de cinta

- Resistències de 200 i 220 ohms

Fabricació:

Tires de velcro [2,98 $]

- # 615: joc d'agulles - 3/9 mides - 20 agulles [1,95 $]

- Neoprè o qualsevol altre teixit resistent

Cost total: 78,31 dòlars

La majoria de components es van comprar a Adafruit.com

Pas 2: Taulers de revisió

El primer pas és connectar tots els components mitjançant una taula de treball per assegurar-vos que tots funcionen correctament abans de fixar-los al producte final. El següent diagrama de circuits i la imatge us donaran una idea d’on s’ha de connectar tot. Aquí teniu un desglossament del que fa cada component:

Arduino Uno / FLORA

Es tracta del microcontrolador, que és la part programable. També proporciona energia a tots els components de la bateria. Inicialment, ho vaig connectar tot a un Arduino Uno, ja que té un subministrament de 5 V, però després el vaig substituir per un FLORA i 3 piles AA (4,5 V).

Controlador de motor haptic

Aquests controladors es connecten directament a cada motor de vibració i us permeten programar cada motor de vibració independentment l'un de l'altre, alhora que tenen l'avantatge d'incloure una biblioteca pre-fixa d'efectes de vibració. Aquests no són crítics per a la funció del guant, però fa que sigui molt més fàcil de programar, ja que no cal programar els vostres propis patrons de vibració des de zero.

Muliplexer

Això simplement actua com una mena d'expansor ja que no hi ha prou pins SCL / SDA a la FLORA per allotjar tots els controladors de motors hàptics. També us permet comunicar-vos de manera independent amb cada controlador de motors hàptics assignant una adreça única a cadascun.

Motors de vibració

Això és el que proporciona a l'usuari la retroalimentació tàctil. Vibren en determinats patrons en funció de com els programeu. Més informació sobre com funcionen aquí.

Sensors d'ultrasons

Aquests sensors són els que mesuren la distància dels objectes que tenen al davant. Ho fan enviant un senyal de "disparador", que rebota dels objectes propers i torna com a senyal de "ressò". El programa pot interpretar el temps de retard i calcular la distància aproximada. Assegureu-vos d’etiquetar-los com a “esquerra” i “dreta” perquè no us confongueu més endavant. Més informació sobre com funcionen aquí.

Pas 3: Codificació

Ara que tot està connectat, podeu descarregar el codi al vostre FLORA i provar-lo. Baixeu-vos el fitxer següent i les biblioteques necessàries (enllaçades a continuació). Aquest codi d'exemple té les funcions llistades a la taula anterior.

Per provar el codi, col·loqueu un objecte pla gran a menys de 6 polzades de distància del sensor d'ultrasons de la dreta. El RBG de bord hauria de parpellejar ràpidament de color blau. A mesura que allunyeu l’objecte, el parpelleig hauria de ser menys ràpid. Simultàniament, un dels motors de vibració (que posteriorment es col·locarà al polze) vibrarà ràpidament quan l'objecte es troba a menys de 6 polzades de distància i començarà a vibrar amb menys potència quan més allunyeu l'objecte. Aquest mateix patró s'hauria de mantenir per al sensor d'ultrasons esquerre, només amb una llum taronja en lloc de blava

Havia afegit una característica addicional, que és que el RBG hauria de parpellejar de color rosa i que els sensors de vibració del dit mitjà i del palmell haurien de vibrar quan tots dos sensors detectessin un objecte a menys de 6 polzades de distància. Tot i això, aquesta característica no és molt fiable. Vaig mantenir els motors de vibració del dit mitjà i de la palma en el disseny final per si la gent vol tenir una funció més creativa per a ells.

* NO * connecteu la placa FLORA a l'ordinador mitjançant USB mentre la bateria externa encara està connectada. Sempre desconnecteu-lo sempre de la bateria externa.

* ABANS de descarregar el codi d'exemple que es proporciona aquí, haureu de descarregar les següents biblioteques / controladors:

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

github.com/adafruit/Adafruit_DRV2605_Libra…

github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

Si sembla que el codi no funciona o que els vostres sensors / motors no responen:

- Assegureu-vos que heu seleccionat el port COM correcte al programa Arduino.

- Assegureu-vos que els vostres motors de vibració estiguin completament connectats a la placa de control / controladors de motors hàptics. Els cables que els connecten són molt prims i es poden afluixar fàcilment.

- Comproveu que no heu barrejat els cables SCL / SDA (multiplexor) o els cables ECHO i TRIG (sensor ultrasònic). No funcionarà si es canvien.

- Si tot funciona correctament quan es connecta mitjançant un USB, però es produeix un error quan es connecta a les bateries externes, és probable que sigui el moment de substituir-les per bateries noves.

Pas 4: soldar les connexions de dades

Ara que es confirma que el codi funciona, podeu començar el muntatge del producte final. Vaig començar dibuixant primer totes les connexions al contorn d’una mà, per tal de visualitzar totes les connexions finals. Primer em vaig centrar en totes les connexions de dades i, al final, vaig connectar les línies d’alimentació i de terra. També en aquesta etapa em vaig oblidar de soldar els resistors als pins ECHO i GND dels sensors ultrasònics (oops), de manera que no apareixen a la imatge. Vaig acabar afegint-los quan vaig connectar els sensors d'ultrasons al "hub" de potència al centre del guant.

Vaig començar soldant totes les connexions amb el FLORA i vaig pujar pel multiplexor, els controladors de motors hàptics i els motors de vibració. Vaig reforçar les connexions amb cola calenta, tubs termorretractables i cinta elèctrica.

En totes les imatges, el color del fil correspon a les connexions següents:

VERMELL: potència

NEGRE: terra

GROC: scl

BLANC: sda

VERD: motor (-)

GRIS: motor (+)

MARRÓ: ressò del sensor d’ultrasons

TARONJA: trig. Sensor ultrasònic

Pas 5: fabricació del guant

El guant està format pels components següents:

Cos principal del guant (que manté la vibració de la palma)

- 3 corretges de dit (rosat, mig, polze), que contenen 3 dels motors de vibració

Corretja de braç per subjectar la bateria

Vaig optar per un disseny de guants sense dits per simplificar, i podeu veure la plantilla general anterior. Aquest esbós no és a escala, i probablement haureu d’ajustar la mida perquè s’adapti a la vostra mà. Es vol portar a la mà esquerra. Primer vaig traçar el disseny a la part inferior de la tela i després vaig utilitzar un ganivet Xacto per retallar-lo. Vaig formar les peces dels dits tallant tires de tela prou llargues per embolicar-les al voltant dels dits, i cosint tires de velcro per mantenir-les al seu lloc. Després vaig fer bosses per allotjar els motors de vibració i els vaig cosir a les corretges dels dits, així com a la meitat de la part inferior del cos principal del guant (prop de la palma).

Aquest disseny requereix una costura mínima i només he cosit en aquests casos:

Adherir / reforçar les tires de velcro a la tela.

- Cosiu les bosses del motor de vibració a les corretges del dit i al cos principal del guant.

- Construïu la bossa de la bateria a la corretja del braç.

Pas 6: Assembleu (primera part)

Ara que el guant s’ha muntat i s’ha acabat tot el cablejat, he començat a adherir els components elèctrics al guant. Per a aquest pas, vaig seguir el dibuix que vaig fer anteriorment i vaig distribuir totes les peces. Llavors vaig començar a cosir-les amb cordill. Vaig acabar col·locant els controladors de motors hàptics a la part esquerra del guant en lloc de la part superior, perquè tenia més sentit així un cop vaig començar el muntatge.

Pas 7: muntatge (part 2 - PWR + GND)

Finalment, vaig connectar tots els meus components a l’alimentació i a la terra. Per fer-ho, he configurat una terra i un rail d’alimentació a la meva petita placa, connectant-la al gnd i al pwr de la FLORA. Vaig connectar els controladors del meu motor hàptic i el multiplexor a aquests rails. Aleshores vaig connectar els meus sensors d’ultrasons a pwr i gnd, però també vaig aprofitar l’espai extra de la taula per afegir les resistències que havia oblidat anteriorment. Aquestes resistències són essencials ja que creen un divisor que redueix el voltatge del senyal ECHO, que es remunta a la FLORA.

Era una mica precari soldar les connexions gnd i pwr després que tot estigués cosit, de manera que és possible que vulgueu fer tota la soldadura primer. Tenia sentit esperar perquè encara no estava del tot segur de quin seria el disseny final de tots els components.

Utilitzant una mica de cola Gorilla, vaig adherir un petit tros de fusta al guant per elevar la taula de pa, i vaig afegir velcro per adherir la taula de pa a la fusta (vegeu la imatge superior). Vaig fer això per poder aixecar-lo fàcilment i comprovar si hi havia pantalons curts.

L’últim pas és enganxar en calent els sensors d’ultrasons a banda i banda de la placa elevadora.

I FET!