Cat Whisker Sensory Extension Wearable (2.0): 6 trin (med billeder)

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

Dette projekt er en fortsættelse og ny forestilling af min tidligere kollegas (metaterra) "Whisker Sensory Extension Wearable".

Formålet med dette projekt var at fokusere på skabelsen af nye, beregningsmæssigt berigede "sensoriske udvidelser", der giver mulighed for forstærket sansning af den naturlige verden. Min store indsats med dette projekt var afsat til fremstilling og implementering af sensoriske forstørrelser, der vil udvide en følelse gennem sensorer og reagere med et taktilt output for brugeren. Hensigten er at sætte alle i stand til at fremstille deres egne sensoriske udvidelser og dermed kortlægge iboende menneskelige/dyrs sanser på hardware. Effektiv udvidelse af vores sanser på nye og spændende måder, der vil føre til en bedre forståelse af, hvordan vores hjerne er i stand til at tilpasse sig nye eksterne sanser.

Dette materiale er baseret på arbejde understøttet af National Science Foundation under tilskud nr. 1736051.

Projektet blev udviklet i Lab for Playful Computation and Craft Tech Lab ved University of Colorado Boulder.

Hvis du har spørgsmål, vil følge med i mit arbejde eller bare smide ideer rundt, kan du gøre det på min Twitter: @4Eyes6Senses.

Med dette projekt ville jeg tage den tidligere whisker sensoriske udvidelse bærbar og gøre den lettere, mere omkostningseffektiv og lettere at konstruere. Her er en oversigt over de forskellige komponenter og deres funktioner:

- To sæt specialbyggede flexsensor -whisker -enheder (i alt 4, 2 pr. Side) modtager taktil information (bøjning, flex osv.) Fra objekter i brugerens nærmeste miljø. Den indledende spændings-/modstandsinformation modtaget af hver sensor konverteres derefter til bøjningsvinkelinformation (f.eks. En bøjningsvinkel på 10 grader). Denne bøjningsvinkelinformation konverteres efterfølgende til proportionel pulsbreddemoduleringsoutput og sendes til tilsvarende vibrationsmotorer på brugerens pande.

- Hver whisker flex -sensor er fastgjort til et 1 ProtoBoard og forbundet til en Arduino UNO, der udfører transducering/konvertering.

- Fire vibrationsmotorer leverer taktile stimuli til brugerens pande. Hver motor, der bruges, korrelerer med et whisker, vibrationsmotorens intensitet er baseret på en tærskel, der vil blive indstillet baseret på whiskersensoren.

Forbrugsvarer

14 "lang, 0,08" bred, 0,03 "tyk polystyrenstrimmel

4 ensrettet bøjning/flex -sensorSugru

JST -stik

Vibrationsmotorer

Hårde pandebånd

ProtoBoard - firkantet 1"

Et ledningssæt (jeg anbefaler silikoneisolering) BEMÆRK: du bruger omkring 2-3 fod ledning til hver forbindelse

1/16 tyk klar akryl eller pap

Krympeslange

Flydende negle

47k modstande

NITECORE eller anden type pandebånd

velcro

Trin 1: Whisker Assembly

(Ansvarsfraskrivelse! Dette er taget direkte fra den tidligere instruerbare.)

Det tog mig et stykke tid at udvikle et whiskersensorapparat, der var fleksibelt nok til at efterligne ægte whiskers, men alligevel stift nok til konsekvent at vende tilbage til en lige, ubøjelig position. Jeg endte med at bruge en 4 "ensrettet bøjning/flex -sensor fra Flexpoint Sensor Systems (se figur 1). Et JST -stik er loddet til sensorens ben, derefter en 14" lang, 0,08 "bred, 0,03" tyk polystyrenstrimmel (Jeg anskaffede mit i en lokal isenkræmmer) er limet på silikone lim til sensoren, varmekrympning påføres, og en beskyttende belægning af Sugru støbes omkring hele bunden af whisker-enheden. Her er de detaljerede instruktioner:

-Tag stikenden af det 3-benede JST-stik og fjern midterledningen (se figur 2-4)

- Snip stikdåserne, så du har ~ 1,5 cm ledning tilbage, og fjern derefter disse lodninger til sensorstifterne (husk stikket/sensorretningen). Jeg brugte varmekrympning til at give isolering (Se figur 5, 6)

- Monter polystyrenstrimlen på sensoren med en slags fleksibelt klæbemiddel (jeg brugte Liquid Nails silikone lim). Sørg for at fastgøre strimlen til sensorbrønden (se figur 7, 8)

- Tag din Sugru (jeg brugte en enkelt pakning på 5 g), og støb den rundt om bunden af sensoren/strimlen/stikket, og sørg for at indkapsle alle disse komponenter. Sørg også for at anvende Sugruen højt nok til at sikre strimlen fuldt ud, men ikke for høj til at begrænse sensorens lette bevægelse/bøjning. Tag dig god tid. Du har mindst 30-45 minutter til Sugruen begynder at hærde. Inden du lader tørre, skal du sørge for, at dit stik sidder korrekt i beholderens side af JST-stikket (se figur 9-13)

- Endelig klæbede jeg etiketter til whisker -apparatet. Side (L/R) og nummerposition (1-4) blev brugt (se figur 14, 15)

- Lav 3 mere (eller hvilket antal whiskers du ønsker). Sørg for at oprette hver whiskers på samme måde. Dette vil hjælpe med sensorkalibrering senere.

Trin 2: Whisker Mount Assembly

Nu hvor whisker flex -sensorerne er komplette, kan vi nu montere dem på kindstykket (figur 1). Metaterra designet en buet arm med en skive til montering, han gjorde det ved hjælp af Adobe Illustrator og brugte 1/16 tyk klar akryl som materialet. BEMÆRK: Hvis en laserskærer ikke er let tilgængelig, kan du prøve at gøre beslagene ud af pap eller andet let skåret materiale, skal du bare udskrive PDF'en og klippe rundt om sporet, mens det er lagt på pap. Efter laserskæring skal du bore fire huller i akryl og derefter flette JST -propperne gennem hullerne (figur 1, 3 og 4), og integrer derefter whiskers i diskdelen af holderen ved hjælp af Sugru. Her er de detaljerede instruktioner:

- Åbn whisker arm -vektorfilen (PDF). Materialet, der bruges til denne instruerbare, er 1/16 klar akryl og skåret med en laserskærer.

- Bor fire huller i kindmonteringen. Spil gerne rundt med hulstørrelsen samt afstanden for at gøre whiskers så tæt eller langt væk som du vil.

- Væv det 2-benede JST-stik gennem hullerne. Sørg for, at siderne med åbningen vender væk fra hinanden.

- Sørg for, at dine whiskers -porte er placeret, hvor du vil have dem. Brug Sugru og støb JST -propperne på plads på diskens del af stykket (dette tog mig omkring fire Sugru -pakker). Med Sugru har du omkring 30 minutters formtid, så tag dig god tid og sørg for, at whiskers ikke overlapper hinanden, når de er tilsluttet, og at JST -stikket er orienteret, hvor du vil have dem. Når du er tilfreds med placeringen, skal du lade Sugru tørre i en dag.

- Reference figur 9 og 10 for dette trin, bemærk også, at på mit design: hvid = 3,3V, sort = GND og rød er den analoge pin. Lod de to ender af JST -stikket på den ene side af 1 'ProtoBoard, og gentag derefter med den anden whisker. Opret en spændingsdeler ved hjælp af mit design eller rediger layoutet (du kan også se på SparkFuns flexsensoropkoblingsguide).

- For at fastgøre kindstykkerne på hovedbåndet bruges to skruer/bolte til at fastgøre armen til hovedbåndet (figur 11).

Trin 3: Integration af vibrationsmotorer, hovedbånd og batteriopsætning

Tilslutning af vibrationsmotorerne er ret ligetil, det røde kabel tilsluttes en digital PWM -pin på Arduino, og den blå tilsluttes til GND. Vibrationsmotorerne er fastgjort til et NITECORE -hovedbånd ved hjælp af velcro, placeringen er baseret på whiskeren, den er bundet til, de ydre vibrationsmotorer er bundet til de forreste whiskers, og de indre vibrationsmotorer er bundet til baghvalen (figur 6).

- Loddetråd til hver vibrationsmotors ender, påfør varmekrympning på hver forbindelse, påfør derefter varmekrympning på vibrationsmotorsnoren samt de nyligt varmekrympede kabler (figur 2), gentag 3 gange. Sæt en velcro -skive (krogside) bag på motoren. Gentag 3 gange.

- Skær en strimmel velcro, så samlingen af motortråde kan bindes sammen og fastgøres til forsiden af NITECORE -hovedbåndet (se figur 5). Klæb (jeg brugte superlim) strimlen til indersiden af hovedbåndet og velcro motorerne på strimlen i samme retning, som du placerede whisker-portene på kindpladen (figur 7)

- Brug en klips eller lynlås til at forbinde vibrationsmotorkablerne, dette hjælper med at beskytte vibrationsmotorerne mod at blive trukket/brudt (Figur 7).

Trin 4: Mikroprocessor og tilslutning af det hele til en Arduino

Alle vibrationsmotorer og whiskers tilsluttes en Arduino UNO. Du skal bruge et ekstra prototypebord, der giver dig mulighed for at lodde 9 GND -kabler og 4 3,3V -kabler. Du har sandsynligvis også brug for et dupoint -stik til at tilføje stifter og hus til kablerne, der skal sættes direkte i Arduino. Vibrationsmotorens pin ledninger (rødt kabel) forbinder til Arduino digitale stifter: 3, 9, 10, 11 (Disse ben blev valgt, fordi de tillader PWM). Vibrationsmotorens GND -tråde (sort eller hvid) loddes på prototypebordet. Whisker pins (rødt kabel) forbinder til Arduino analoge ben: A0, A1, A2, A3. Snorhårets VCC -kabler (hvidt kabel) og jordkabler (sort) loddes på prototypebordet.

Trin 5: Implementér koden

Ok, nu er det tid til at uploade koden. Der er et par ting, du skal justere, før du er klar til at piske verden.

- Først skal du bruge et multimeter til at måle både VCC -udgangsspændingen og modstanden over 10k -modstanden. Indtast disse værdier i deres respektive steder i koden.

- Derefter skal du kontrollere, at alle andre variabler er indstillet til de korrekte input/output (f.eks. Mtr, flexADC osv.).

- Tilslut derefter din Arduino, og upload koden.

- Når du er i gang, ser du på den serielle skærm, at Bend + (whisker -nummer) udskrives. Nu er det tid til at kalibrere whiskeren (hver whisker er unik og vil have en lidt anden baseline -modstand). Indstil variablen STRAIGHT_RESISTANCE til, hvad baseline -modstanden (dvs. ubøjelig whisker -position) udskrives som. Indstil derefter variablen BEND_RESISTANCE til STRAIGHT_RESISTANCE + 30000.0. I den originale kode var denne variabel beregnet til at afspejle flexsensorens modstandsudgang ved en bøjning på 90 grader. Da vores whiskers ikke kommer nogen steder tæt på en fuld 90-graders bøjning (i hvert fald i typiske situationer), fungerer tilføjelse af 30000,0 ohm til baseline-modstanden fint. Du er dog velkommen til at indstille bøjningsmodstanden til det, der fungerer bedst for din applikation. Hvis du har indstillet alt korrekt, ser du, at når whiskeren ikke er bøjet, udskrives en bøjningsvinkel på 0 grader (mere eller mindre). Derefter kan du indstille tærskelværdierne, der skal aktivere vibrationsmotorerne baseret på vinklen. Efter dette er du klar til at gå!

Trin 6: Udført

Du har nu en whisker -bærbar og er klar til (at føle) i verden!

Hvis du har nogle dybtgående spørgsmål, ønsker at lære om menneskelig forstørrelse, vil følge med i mit arbejde eller bare smide ideer rundt, bedes du gøre det på min Twitter:

Tak!