Walking Guide til at forbedre mobiliteten for synshandicappede: 6 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

Målet med den instruerbare er at udvikle en gåguide, der kan bruges af handicappede, især synshandicappede. Den instruerbare har til hensigt at undersøge, hvordan vandringsguiden kan bruges effektivt, så designkravene til udviklingen af denne vandringsguide kunne formuleres. For at opfylde målet har denne instruerbare følgende specifikke mål.

• At designe og implementere brilleprototypen til at guide synshandicappede
• At udvikle en gåguide til at reducere kollision med forhindringer for synshandicappede
• At udvikle en metode til påvisning af huller på vejoverfladen

Tre stykker afstandsmålesensorer (ultralydssensor) bruges i gangguiden for at detektere forhindringen i hver retning inklusive front, venstre og højre. Desuden registrerer systemet hullerne på vejoverfladen ved hjælp af sensor og konvolutionsnervesystem (CNN). De samlede omkostninger ved vores udviklede prototype er cirka $ 140, og vægten er cirka 360 g inklusive alle elektroniske komponenter. Komponenterne bruges til prototypen er 3D -printede komponenter, hindbær pi, hindbær pi kamera, ultralydssensor osv.

Trin 1: Nødvendige materialer

• 3D -trykte dele

  1. 1 x 3D -trykt venstre tempel
  2. 1 x 3D -trykt højre tempel
  3. 1 x 3D -trykt hovedramme

• Elektronik og mekaniske dele

  1. 04 x Ultralydssensor (HC-SR04)
  2. Raspberry Pi B+ (https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-3-model-b-plus/)
  3. Hindbær pi kamera (https://www.raspberrypi.org/products/camera-module-v2/)Lithium-ion batteri
  4. Ledninger
  5. Hovedtelefon

• Værktøjer

  1. Varm lim
  2. Gummibælte (https://www.amazon.com/Belts-Rubber-Power-Transmis…

Trin 2: 3D -printede dele

Brilleprototypen er modelleret i SolidWorks (3D -model) i betragtning af dimensionen af hver elektronisk komponent. I modelleringen er den forreste ultralydssensor placeret i brillen for kun at detektere de forreste forhindringer, venstre og højre ultralydssensorer er indstillet til 45 grader fra brillens centerpunkt for at detektere forhindringer inden for brugerens skulder og arm; en anden ultralydssensor er placeret mod jorden vendt til påvisning af huller. Rpi -kameraet er placeret i midten af skuespillet. Derudover er brillens højre og venstre tempel designet til at placere henholdsvis hindbærpi og batteri. SolidWorks- og 3D -printede dele vises fra forskellige synspunkter.

Vi har brugt 3D -printer til at udvikle 3D -modellen af skuespillet. 3D -printer kan udvikle en prototype op til en maksimal størrelse på 34,2 x 50,5 x 68,8 (L x B x H) cm. Udover dette er det materiale, der bruges til at udvikle modellen af brillen Polylactic acid (PLA) filament, og det er let at få og billigt. Alle dele af skuespillet produceres i hus, og samleprocessen kan let udføres. For at udvikle modellen for skuespillet er mængden af PLA med støttemateriale nødvendig til cirka 254 gram.

Trin 3: Samling af komponenterne

Alle komponenter er samlet.

1. Indsæt hindbær pi til det 3D -trykte højre tempel
2. Indsæt batteriet i det 3D -trykte venstre tempel
3. Sæt kameraet foran på hovedrammen, hvor hullet er skabt til kameraet
4. Indsæt ultralydssensoren ved det angivne hul

Trin 4: Hardwareforbindelser

Forbindelsen af hver komponent er kortlagt med hindbærpi og vist, at udløser- og ekko -stiften på den forreste sensor er forbundet med GPIO8 og GPIO7 -pin på hindbærpien. GPIO14 og GPIO15 forbinder udløseren og ekko -stiften på sensoren til hulleregistrering. Batteriet og hovedtelefonen er forbundet med Micro USB -strøm og lydstikport på raspberry pi.

Trin 5: Brugerprototype

Blinde børn bærer prototypen og føler sig glade for at gå i miljøet uden at støde sammen med forhindringer. Det overordnede system giver en god oplevelse under test med synshandicappede.

Trin 6: Konklusion og fremtidsplan

Hovedmålet med denne instruktive er at udvikle en vandreguide, der hjælper synshæmmede med at navigere uafhængigt i miljøer. Hindringsdetekteringssystemet har til formål at indikere tilstedeværelsen af forhindringer omkring omgivelserne i retning mod for, venstre og højre. Systemet til at registrere huller i hullerne på vejoverfladen. Ultralydssensoren og Rpi -kameraet bruges til at fange den virkelige verden af den udviklede vandringsguide. Afstanden mellem forhindringen og brugeren beregnes ved at analysere dataene fra ultralydssensorerne. Grydebillederne trænes i første omgang ved hjælp af et konvolutionsnervalt netværk, og hullerne opdages ved at tage et enkelt billede hver gang. Derefter udvikles prototypen til gåguiden med succes med en vægt på ca. 360 g inklusive alle elektroniske komponenter. Meddelelsen til brugerne er forsynet med tilstedeværelse af forhindringer og huller gennem lydsignaler via hovedtelefoner.

Baseret på det teoretiske og eksperimentelle arbejde, der blev udført i løbet af denne instruktive, anbefales det, at der kan foretages yderligere forskning for at forbedre effektiviteten af gåguiden ved at tage fat på følgende punkter.

• Den udviklede gangguide blev lidt omfangsrig på grund af brugen af flere elektroniske komponenter. For eksempel bruges hindbær pi, men alle funktionaliteterne i hindbær pi bruges ikke her. Derfor kan udviklingen af et Application Specific Integrated Circuit (ASIC) med funktionaliteterne i den udviklede walking guide reducere prototypens størrelse, vægt og omkostninger
• I virkelige omgivelser er nogle kritiske hindringer, som synshæmmede står over for, pukler på vejbelægningen, trappesituation, glat vejbelægning, vand på vejoverfladen osv. Den udviklede vandringsguide registrerer dog kun hullerne på vejen overflade. Således kan forbedringen af vandringsguide i betragtning af andre kritiske hindringer bidrage i den videre forskning for at hjælpe synshæmmede
• Systemet kan registrere tilstedeværelsen af forhindringer, men kan ikke kategorisere de forhindringer, som er afgørende for synshæmmede i navigationen. Semantisk pixelvis segmentering af omgivelserne kan bidrage til at kategorisere forhindringerne omkring miljøet.