Haptisk handske til blinde: 7 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Haptic -handsken er en enhed til blinde og/eller svagsynede, der giver brugeren information om forhindringer i deres umiddelbare omgivelser. Handsken bruger to ultralydssensorer, der rapporterer afstanden og orienteringen af objekter. Afhængigt af hvad disse sensorer registrerer, vibrerer vibrationsmotorer placeret i handsken i unikke mønstre for at formidle disse oplysninger til brugeren.

Trin 1: Liste over forbrugsvarer

Elektronisk:

- #1201: Vibrerende mini -motordisk - ERM (x4) [$ 1,95 stk.]

- #2305: Adafruit DRV2605L Haptic Motor Controller (x4) [$ 7,95 stk.]

- #659: FLORA - Bærbar elektronisk platform - Arduino -kompatibel [$ 14,95]

- HC-SR04 ultralydsafstandssensorer (x2) [$ 2,99 stk.]

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

- #3287: 3 AA -batteriholder med JST -stik [$ 2,95]

- #1608: Adafruit Perma-Proto Breadboard PCB i kvart størrelse- Single [$ 2,95]

- Båndkabel

- 200 og 220 ohm modstande

Fremstilling:

- Velcrobånd [$ 2,98]

- #615: Nålesæt - 3/9 størrelser - 20 nåle [$ 1,95]

- Neopren eller andet slidstærkt stof

Samlede omkostninger: $ 78,31

De fleste komponenter blev købt fra Adafruit.com

Trin 2: Breadboarding

Det første trin er at forbinde alle dine komponenter ved hjælp af et brødbræt, så du kan sikre dig, at de alle fungerer korrekt, før du sætter dem fast på det endelige produkt. Følgende kredsløbsdiagram og billede giver dig en idé om, hvor alt skal forbindes. Her er en oversigt over, hvad hver komponent gør:

Arduino Uno/FLORA

Dette er mikrokontrolleren, som er den del, der er programmerbar. Det giver også strøm til alle komponenter fra batteriet. Jeg tilsluttede oprindeligt alt til en Arduino Uno, da den har en 5v -forsyning, men erstattede den derefter med en FLORA og 3 AA -batterier (4.5v).

Haptisk motorstyring

Disse controllere forbindes direkte til hver vibrationsmotor og giver dig mulighed for at programmere hver vibrationsmotor uafhængigt af hinanden, samtidig med at de har den fordel, at de inkluderer et forudfastlagt bibliotek med vibrationseffekter. Disse er ikke kritiske for handskens funktion, men det gør det meget lettere at programmere, da du ikke behøver at programmere dine egne vibrationsmønstre fra bunden.

Muliplexer

Dette fungerer simpelthen som en slags ekspander, da der ikke er nok SCL/SDA -ben på FLORA til at rumme alle haptiske motorstyringer. Det giver dig også mulighed for at kommunikere med hver haptisk motorstyring uafhængigt ved at tildele en unik adresse til hver enkelt.

Vibrationsmotorer

Det er det, der giver brugeren den haptiske feedback. De vibrerer i bestemte mønstre afhængigt af, hvordan du programmerer dem. Mere om hvordan de fungerer her.

Ultralydssensorer

Disse sensorer måler afstanden mellem objekter foran dem. De gør dette ved at sende et "trigger" -signal, som hopper ud af objekter i nærheden og vender tilbage som et "ekko" -signal. Programmet er derefter i stand til at fortolke forsinkelsestiden og beregne omtrentlig afstand. Sørg for at mærke dem "venstre" og "højre", så du ikke bliver forvirret senere. Mere om hvordan de fungerer her.

Trin 3: Kodning

Nu hvor alt er forbundet, kan du downloade koden til din FLORA og teste den. Download filen herunder og de nødvendige biblioteker (linket herunder). Denne eksempelkode har funktionerne anført i tabellen ovenfor.

For at teste koden skal du placere et stort fladt objekt mindre end 6 tommer væk fra ultralydssensoren til højre. Den indbyggede RBG skal hurtigt blinke blåt. Når du flytter objektet længere væk, bør blinket blive mindre hurtigt. Samtidig vil en af vibrationsmotorerne (som senere vil blive placeret på tommelfingeren) vibrere hurtigt, når objektet er mindre end 6 tommer væk og begynde at vibrere med mindre strøm, jo længere du flytter objektet væk. Det samme mønster bør gælde for den venstre ultralydssensor, kun med et orange lys i stedet for blåt

Jeg havde tilføjet en ekstra funktion, som er, at RBG'en skal blinke pink, og langfinger- og håndfladevibrationssensorerne skal vibrere, når begge sensorer registrerer et objekt mindre end 6 inches væk. Denne funktion er imidlertid ikke særlig pålidelig. Jeg beholdt langfinger- og håndfladevibrationsmotorerne i det endelige design, hvis folk ønsker at komme med en mere kreativ funktion til dem.

* IKKE* tilslut FLORA -kortet til computeren via usb, mens det eksterne batteri stadig er tilsluttet! Tag altid stikket ud af det eksterne batteri først.

* FØR* du downloader eksempelkoden her, skal du downloade følgende biblioteker/drivere:

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

github.com/adafruit/Adafruit_DRV2605_Libra…

github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

Hvis koden ikke ser ud til at køre, eller dine sensorer/motorer ikke reagerer:

- Sørg for, at du har valgt den korrekte COM -port i Arduino -programmet.

- Sørg for, at dine vibrationsmotorer er fuldt tilsluttet til brødbrættet/haptiske motorstyringer. Ledningerne, der forbinder dem, er meget tynde og kan let løsnes.

- Dobbelttjek, at du ikke har blandet SCL/SDA -ledningerne (multiplexer) eller ECHO- og TRIG -ledningerne (ultralydssensor) sammen. Det virker ikke, hvis disse skiftes.

- Hvis alt fungerer normalt, når det tilsluttes via usb, men fejler, når det er tilsluttet de eksterne batterier, er det sandsynligvis på tide at udskifte dem med nye batterier.

Trin 4: Lodning af dataforbindelser

Nu hvor koden er bekræftet at fungere, kan du begynde at samle det endelige produkt. Jeg startede med først at tegne alle forbindelser på omridset af en hånd for at visualisere alle de sidste forbindelser. Jeg fokuserede først på alle dataforbindelserne, og sluttede derefter strøm- og jordledningerne til sidst. Også på dette stadium glemte jeg at lodde modstandene til ECHO- og GND -benene på ultralydssensorerne (ups), så de ikke er med i billedet. Jeg endte med at tilføje dem, da jeg tilsluttede ultralydssensorerne til power "hub" i midten af handsken.

Jeg startede med at lodde alle forbindelser til FLORA og tog mig op gennem multiplexeren, de haptiske motorstyringer og vibrationsmotorerne. Jeg forstærkede mine forbindelser med varm lim, varmekrympeslange og elektrisk tape.

I alle billederne svarer trådfarven til følgende forbindelser:

RØD: strøm

SORT: jorden

GUL: scl

HVID: sda

GRØN: motor (-)

GRÅ: motor (+)

BRUN: ultralydssensorekko

ORANGE: ultralydssensor trig

Trin 5: Fremstilling af handsken

Handsken består af følgende komponenter:

- Hovedhandskekrop (som holder håndfladen vibrationer)

- 3 fingerstropper (pink, midten, tommelfinger), som holder 3 af vibrationsmotorerne

- Armrem til at holde batteripakken

Jeg besluttede mig for et finger-mindre handskedesign for enkelthedens skyld, og du kan se den generelle skabelon ovenfor. Denne skitse er ikke i målestok, og du skal sandsynligvis justere størrelsen, så den passer til din hånd. Den er beregnet til at blive båret på venstre hånd. Jeg trak først designet ud på undersiden af noget stof og brugte derefter en Xacto -kniv til at skære det ud. Jeg formede fingerstykkerne ved at skære strimler af stof ud, der var længe nok til at vikle rundt om mine fingre og sy på velcrobånd til at holde dem på plads. Jeg lavede derefter poser til at huse vibrationsmotorerne og syede dem til fingerstropperne såvel som til midten af undersiden af hovedhandskekroppen (nær håndfladen).

Dette design kræver minimal syning, og jeg syede kun i disse scenarier:

- Klæb/forstærk velcrobåndene til stoffet.

- Sy vibrationsmotorposerne på fingerstropperne og hovedhandskekroppen.

- Konstruer batteriposen på armremmen.

Trin 6: Assemby (del 1)

Nu hvor handsken var samlet og alle ledninger var færdige, begyndte jeg at klæbe de elektriske komponenter til handsken. Til dette trin fulgte jeg tegningen, jeg lavede tidligere og lagde alle stykkerne ud. Jeg begyndte derefter at sy dem på med garn. Jeg endte med at placere de haptiske motorstyringer på venstre side af handsken i stedet for toppen, fordi det gav mere mening på den måde, når jeg begyndte at samle.

Trin 7: Montering (del 2 - PWR + GND)

Endelig sluttede jeg alle mine komponenter til strøm og jord. For at gøre dette satte jeg en jord- og power -rail op på mit lille brødbræt ved at forbinde den med gnd og pwr i FLORA. Jeg tilsluttede min haptiske motorstyring og multiplexer til disse skinner. Jeg sluttede derefter mine ultralydssensorer til pwr og gnd, men udnyttede også den ekstra plads på brødbrættet til at tilføje de modstande, jeg tidligere havde glemt. Disse modstande er afgørende, da de skaber en divider, der sænker spændingen på ECHO -signalet, som går tilbage til FLORA.

Det var lidt usikkert at lodde gnd- og pwr -forbindelserne, efter at alt allerede var syet ned, så du vil måske lave alt loddet først. Det gav mening for mig at vente, fordi jeg stadig ikke var helt sikker på, hvad det endelige layout af alle komponenterne skulle blive.

Ved hjælp af lidt Gorilla -lim klæbede jeg et lille stykke træ til handsken for at hæve brødbrættet og tilføjede velcro for at klæbe brødbrættet til træet (se billedet ovenfor). Jeg gjorde dette, så jeg let kunne løfte det op og se efter shorts.

Det sidste trin er at varme lim dine ultralydssensorer til hver side af det hævede brødbræt.

OG DU ER FÆRDIG!