Vandringsguide för att förbättra rörelsen för synskadade: 6 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:41

Målet med den instruerbara är att utveckla en vandringsguide som kan användas av funktionshindrade, särskilt synskadade. Den instruerbara avser att undersöka hur vandringsguiden kan användas effektivt, så att designkraven för utvecklingen av denna vandringsguide kan formuleras. För att uppfylla målet har denna instruerbara följande specifika mål.

• Att designa och implementera glasögonprototypen för att vägleda synskadade
• Att utveckla en vandringsguide för att minska kollision med hinder för synskadade
• Att utveckla en metod för upptäckt av grop på vägytan

Tre stycken avståndsmätningssensorer (ultraljudssensor) används i vandringsledaren för att upptäcka hindret i varje riktning, inklusive fram, vänster och höger. Dessutom detekterar systemet groparna på vägytan med hjälp av sensor och konvolutionellt neuralt nätverk (CNN). Den totala kostnaden för vår utvecklade prototyp är cirka $ 140 och vikten är cirka 360 g inklusive alla elektroniska komponenter. Komponenterna som används för prototypen är 3D -tryckta komponenter, hallon pi, hallon pi kamera, ultraljudssensor etc.

Steg 1: Material som behövs

• 3D -tryckta delar

  1. 1 x 3D -tryckt vänster tempel
  2. 1 x 3D -tryckt höger tempel
  3. 1 x 3D -tryckt huvudram

• Elektronik och mekaniska delar

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

• Verktyg

  1. Hot Lim
  2. Gummibälte (https://www.amazon.com/Belts-Rubber-Power-Transmis…

Steg 2: 3D -tryckta delar

Glasögonprototypen är modellerad i SolidWorks (3D -modell) med tanke på dimensionen för varje elektronisk komponent. I modelleringen är den främre ultraljudssensorn placerad i glasögonet för att endast detektera de främre hindren, de vänstra och högra ultraljudssensorerna är inställda på 45 grader från glasögonets mittpunkt för att detektera hinder inom användarens axel och arm; en annan ultraljudssensor är placerad mot marken vänd för detektering av grop. Rpi -kameran är placerad i mitten av skådespelet. Dessutom är spektrumets högra och vänstra tempel utformat för att placera hallon pi respektive batteri. SolidWorks och 3D -tryckta delar visas från olika vyer.

Vi har använt 3D -skrivare för att utveckla 3D -modellen av spektaklet. 3D -skrivare kan utveckla en prototyp upp till en maximal storlek på 34,2 x 50,5 x 68,8 (L x B x H) cm. Förutom detta är materialet som används för att utveckla modellen för glasögon Polylactic acid (PLA) filament och det är lätt att få och billigt. Alla delar av skådespelet produceras i hus och monteringsprocessen kan enkelt göras. För att utveckla modellen för glasögon behövs mängden PLA med stödmaterial som cirka 254 gram.

Steg 3: Montering av komponenterna

Alla komponenter är monterade.

1. Sätt in hallon pi i 3D -tryckt höger tempel
2. Sätt i batteriet i det 3D -tryckta vänstra templet
3. Sätt i kameran framför huvudramen där hålet skapas för kameran
4. Sätt i ultraljudssensorn vid det angivna hålet

Steg 4: Maskinvaruanslutningar

Anslutningen av varje komponent mappas med hallon pi och visas att utlösaren och ekotappen på den främre sensorn är ansluten med GPIO8 och GPIO7 stiftet på hallon pi. GPIO14 och GPIO15 ansluter avtryckaren och ekotappen på grytldetekteringssensorn. Batteriet och hörlurarna är anslutna med Micro USB -ström och ljuduttag på raspberry pi.

Steg 5: Användarprototyp

Ett blindt barn bär prototypen och känner sig glad att gå i miljön utan att kollidera med hinder. Det övergripande systemet ger en bra upplevelse vid testning med synskadade.

Steg 6: Slutsats och framtidsplan

Huvudmålet med denna instruerbara är att utveckla en vandringsguide för att hjälpa synskadade att navigera självständigt i miljöer. Hinderdetekteringssystemet syftar till att indikera förekomsten av hinder runt omgivningen i riktningen framåt, vänster och höger. Systemet för upptäckt av gropar upptäcker groparna på vägytan. Ultraljudssensorn och Rpi -kameran används för att fånga den verkliga världen av den utvecklade vandringsguiden. Avståndet mellan hindret och användaren beräknas genom att analysera data från ultraljudssensorerna. Grytbilderna tränas inledningsvis med hjälp av konvolutionellt neuralt nätverk och groparna detekteras genom att ta en enda bild varje gång. Sedan utvecklas prototypen för vandringsguiden framgångsrikt med en vikt på cirka 360 g inklusive alla elektroniska komponenter. Meddelandet till användarna har närvaro av hinder och gropar genom ljudsignaler via hörlurar.

Baserat på det teoretiska och experimentella arbetet som utförts under denna instruerbara, rekommenderas att ytterligare forskning kan göras för att förbättra effektiviteten hos vandringsguiden genom att ta upp följande punkter.

• Den utvecklade vandringsguiden blev något skrymmande på grund av användningen av flera elektroniska komponenter. Till exempel används hallon pi men alla funktioner i hallon pi används inte här. Därför kan utvecklingen av en Application Specific Integrated Circuit (ASIC) med funktioner i den utvecklade gångguiden minska prototypens storlek, vikt och kostnad
• I den verkliga miljön är vissa kritiska hinder för de synskadade stötar på vägytan, trappläge, jämnhet på vägytan, vatten på vägytan etc. Den utvecklade vandringsledaren upptäcker dock bara groparna på vägen yta. Således kan förbättringen av vandringsguiden med tanke på andra kritiska hinder bidra i den fortsatta forskningen för att hjälpa synskadade
• Systemet kan upptäcka förekomsten av hinder men kan inte kategorisera de hinder, som är viktiga för synskadade personer i navigering. Semantisk pixelmässig segmentering av omgivningen kan bidra till att kategorisera hindren kring miljön.