Haptisk handske för blinda: 7 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Haptic -handsken är en enhet för blinda och/eller synskadade som ger användaren information om hinder i sin närmaste omgivning. Handsken använder två ultraljudssensorer som rapporterar avstånd och orientering för objekt. Beroende på vad dessa sensorer upptäcker vibrerar vibrationsmotorer placerade i handsken i unika mönster för att förmedla denna information till användaren.

Steg 1: Förteckningslista

Elektronisk:

- #1201: Vibrerande minimotorsskiva - ERM (x4) [$ 1,95 st.]

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

- #659: FLORA - Bärbar elektronisk plattform - Arduino -kompatibel [$ 14,95]

- HC-SR04 ultraljudsavståndssensorer (x2) [$ 2,99 st.]

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

- #3287: 3 AA -batterihållare med JST -kontakt [$ 2,95]

- #1608: Adafruit Perma-Proto Quarter-sized Breadboard PCB- Single [$ 2,95]

- Bandkabel

- 200 och 220 ohm motstånd

Tillverkning:

- kardborreband [$ 2,98]

- #615: Nålset - 3/9 storlekar - 20 nålar [$ 1,95]

- Neopren eller annat hållbart tyg

Total kostnad: 78,31 dollar

De flesta komponenterna köptes från Adafruit.com

Steg 2: Breadboarding

Det första steget är att ansluta alla dina komponenter med hjälp av en brödbräda så att du kan se till att alla fungerar korrekt innan du fixar dem på slutprodukten. Följande kretsschema och bild ger dig en uppfattning om var allt måste anslutas. Här är en sammanställning av vad varje komponent gör:

Arduino Uno/FLORA

Detta är mikrokontrollern, som är den del som är programmerbar. Det ger också ström till alla komponenter från batteriet. Jag kopplade inledningsvis allt till en Arduino Uno eftersom den har en 5v -strömförsörjning, men ersatte den sedan med en FLORA och 3 AA -batterier (4,5v).

Haptic motorstyrenhet

Dessa styrenheter ansluts direkt till varje vibrationsmotor och låter dig programmera varje vibrationsmotor oberoende av varandra, samtidigt som de har fördelen av att inkludera ett förinstallerat bibliotek med vibrationseffekter. Dessa är inte kritiska för handskens funktion, men det gör det mycket enklare att programmera eftersom du inte behöver programmera dina egna vibrationsmönster från grunden.

Muliplexer

Detta fungerar helt enkelt som ett slags expander eftersom det inte finns tillräckligt med SCL/SDA -stift på FLORA för att rymma alla haptiska motorstyrenheter. Det låter dig också kommunicera med varje haptisk motorstyrenhet oberoende genom att tilldela en unik adress till var och en.

Vibrationsmotorer

Det är dessa som ger användaren haptisk feedback. De vibrerar i vissa mönster beroende på hur du programmerar dem. Mer om hur de fungerar här.

Ultraljudssensorer

Det är dessa sensorer som mäter avståndet mellan föremål framför dem. De gör detta genom att skicka ut en "trigger" -signal, som studsar från föremål i närheten och återvänder som en "eko" -signal. Programmet kan sedan tolka fördröjningstiden och beräkna ungefärligt avstånd. Var noga med att märka dem "vänster" och "höger" så att du inte blir förvirrad senare. Mer om hur de fungerar här.

Steg 3: Kodning

Nu när allt är anslutet kan du ladda ner koden till din FLORA och testa den. Ladda ner filen nedan och nödvändiga bibliotek (länkade nedan). Denna exempelkod har de funktioner som anges i tabellen ovan.

För att testa koden, placera ett stort plant föremål mindre än 6 tum från ultraljudssensorn till höger. Inbyggd RBG ska snabbt blinka blått. När du flyttar objektet längre bort bör blinkningen bli mindre snabb. Samtidigt kommer en av vibrationsmotorerna (som senare kommer att placeras på tummen) att vibrera snabbt när objektet är mindre än 6 tum bort och börja vibrera med mindre kraft ju längre du flyttar bort objektet. Samma mönster bör gälla för den vänstra ultraljudssensorn, bara med ett orange ljus istället för blått

Jag hade lagt till en ytterligare funktion, som är att RBG ska blinka rosa och långfingret och handflatans vibrationssensorer ska vibrera när båda sensorerna upptäcker ett objekt mindre än 6 tum bort. Denna funktion är dock inte särskilt tillförlitlig. Jag behöll långfingret och handflatevibrationsmotorerna i den slutliga designen om folk vill komma med en mer kreativ funktion för dem.

* Anslut INTE* FLORA -kortet till datorn via usb medan det externa batteriet fortfarande är anslutet! Koppla alltid från det externa batteriet först.

* INNAN* du laddar ner exempelkoden som tillhandahålls här måste du ladda ner följande bibliotek/drivrutiner:

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

github.com/adafruit/Adafruit_DRV2605_Libra …

github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

Om koden inte verkar köras eller dina sensorer/motorer inte svarar:

- Se till att du har valt rätt COM -port i Arduino -programmet.

- Se till att dina vibrationsmotorer är helt anslutna till brödbrädans/haptiska motorstyrenheter. Ledningarna som förbinder dem är mycket tunna och kan lätt lossna.

- Dubbelkolla att du inte har blandat ihop SCL/SDA -trådarna (multiplexer) eller ECHO- och TRIG -trådarna (ultraljudssensor). Det fungerar inte om dessa växlas.

- Om allt fungerar normalt när det är inkopplat via usb, men glider när det är anslutet till de externa batterierna, är det förmodligen dags att byta ut dem mot nya batterier.

Steg 4: Löddataanslutningar

Nu när koden har bekräftats fungera kan du börja montera den slutliga produkten. Jag började med att först rita ut alla anslutningar på en konturs hand, för att visualisera alla de slutliga anslutningarna. Jag fokuserade på alla dataanslutningar först och kopplade sedan upp ström- och jordledningarna i slutet. Också i detta skede glömde jag att löda motstånden till ECHO- och GND -stiften på ultraljudssensorerna (oj) så att de inte finns med i bilden. Det slutade med att jag lade till dem när jag kopplade in ultraljudssensorerna till "navet" i mitten av handsken.

Jag började med att lödda alla anslutningar till FLORA och tog mig upp genom multiplexorn, de haptiska motorstyrenheterna och vibrationsmotorerna. Jag förstärkte mina anslutningar med varmt lim, värmekrympslang och eltejp.

I alla bilder motsvarar trådfärgen följande anslutningar:

RÖD: effekt

SVART: mark

GUL: scl

VIT: sda

GRÖN: motor (-)

GRÅ: motor (+)

BRUN: ultraljudsgivareko

ORANGE: ultraljudssensor trig

Steg 5: Tillverka handsken

Handsken består av följande komponenter:

- Huvudhandske (som håller handflatans vibrationer)

- 3 fingerremmar (rosa, mitten, tumme), som rymmer 3 av vibrationsmotorerna

- Armband för att hålla i batteripaketet

Jag bestämde mig för en fingerlös handskedesign för enkelhetens skull, och du kan se den allmänna mallen ovan. Denna skiss är inte i skala, och du måste förmodligen justera storleken så att den passar din hand. Den är avsedd att bäras på vänster hand. Jag spårade först upp designen på undersidan av lite tyg och använde sedan en Xacto -kniv för att klippa ut den. Jag formade fingerbitarna genom att klippa ut tygremsor tillräckligt länge för att linda runt mina fingrar och sy fast kardborreband för att hålla dem på plats. Jag gjorde sedan påsar för att hysa vibrationsmotorerna och sydde dem till fingerremmarna såväl som mitt på undersidan av huvudhandskkroppen (nära handflatan).

Denna design kräver minimal sömnad, och jag sydde bara i dessa scenarier:

- Fäst/förstärk kardborrebandet på tyget.

- Sy vibrationsmotorn påsar på fingerremmarna och huvudhandskkroppen.

- Konstruera batterifodralet på armremmen.

Steg 6: Assemby (del 1)

Nu när handsken var monterad och alla kablar slutförda började jag fästa de elektriska komponenterna på handsken. För detta steg följde jag ritningen jag gjorde tidigare och lade ut alla bitar. Jag började sedan sy fast dem med garn. Det slutade med att jag placerade de haptiska motorstyrenheterna på handskens vänstra sida istället för överdelen eftersom det var mer vettigt så när jag började montera.

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

Slutligen kopplade jag alla mina komponenter till ström och jord. För att göra detta satte jag upp en jord- och kraftskena på min lilla brödbräda genom att ansluta den till FLORA: s gnd och pwr. Jag kopplade mina haptiska motorstyrenheter och multiplexer till dessa skenor. Jag kopplade sedan mina ultraljudssensorer till pwr och gnd, men utnyttjade också det extra utrymmet på brödbrädan för att lägga till de motstånd jag hade glömt tidigare. Dessa motstånd är viktiga eftersom de skapar en avdelare som sänker spänningen för ECHO -signalen, som går tillbaka till FLORA.

Det var lite osäkert att löda gnd- och pwr -anslutningarna efter att allt redan sytts, så du kanske vill göra allt lödning först. Det var vettigt för mig att vänta eftersom jag fortfarande inte var helt säker på vad den slutliga layouten för alla komponenter skulle bli.

Med lite gorillalim fastnade jag ett litet träskrot i handsken för att lyfta brödbrädan och lade till kardborreband för att fästa brödbrädan i träet (se bilden ovan). Jag gjorde detta så att jag enkelt kunde lyfta upp det och kolla efter shorts.

Det sista steget är att hetlimma dina ultraljudssensorer på vardera sidan av den upphöjda brödbrädan.

Och DU ÄR KLAR!