ถุงมือสัมผัสสำหรับคนตาบอด: 7 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

ถุงมือ Haptic เป็นอุปกรณ์สำหรับคนตาบอดและ/หรือผู้พิการทางสายตา ซึ่งให้ข้อมูลแก่ผู้สวมใส่เกี่ยวกับสิ่งกีดขวางในบริเวณใกล้เคียง ถุงมือใช้เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกสองตัวที่รายงานระยะทางและทิศทางของวัตถุ มอเตอร์สั่นที่วางอยู่ทั่วถุงมือจะสั่นในรูปแบบที่ไม่ซ้ำกันเพื่อถ่ายทอดข้อมูลนี้ไปยังผู้ใช้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสิ่งที่เซ็นเซอร์เหล่านี้ตรวจพบ

ขั้นตอนที่ 1: รายการวัสดุสิ้นเปลือง

อิเล็กทรอนิกส์:

- #1201: ดิสก์มอเตอร์ขนาดเล็กแบบสั่น - ERM (x4) [$1.95 ea.]

- #2305: Adafruit DRV2605L Haptic Motor Controller (x4) [$7.95 ea.]

- #659: FLORA - แพลตฟอร์มอิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้ - เข้ากันได้กับ Arduino [$14.95]

- HC-SR04 Ultrasonic Distance Sensors (x2) [$2.99 ea.]

- #2717: มัลติเพล็กเซอร์ TCA9548A I2C [$6.95]

- #3287: ที่ใส่แบตเตอรี่ AA 3 ก้อนพร้อมขั้วต่อ JST [$2.95]

- #1608: Adafruit Perma-Proto Quarter-sized Breadboard PCB - เดี่ยว [$2.95]

- สายริบบอน

- ตัวต้านทาน 200 และ 220 โอห์ม

การผลิต:

- แถบเวลโคร ($2.98)

- #615: ชุดเข็ม - ขนาด 3/9 - 20 เข็ม [$1.95]

- นีโอพรีนหรือผ้าอื่นๆ ที่ทนทาน

ค่าใช้จ่ายทั้งหมด: $78.31

ส่วนประกอบส่วนใหญ่ซื้อมาจาก Adafruit.com

ขั้นตอนที่ 2: เขียงหั่นขนม

ขั้นตอนแรกคือการเชื่อมต่อส่วนประกอบทั้งหมดของคุณโดยใช้เขียงหั่นขนม เพื่อให้แน่ใจว่าส่วนประกอบทั้งหมดทำงานอย่างถูกต้องก่อนที่จะติดตั้งเข้ากับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย แผนภาพและรูปภาพของวงจรต่อไปนี้จะช่วยให้คุณทราบว่าต้องเชื่อมต่อทุกสิ่งที่ใด นี่คือรายละเอียดของสิ่งที่แต่ละองค์ประกอบทำ:

Arduino Uno / FLORA

นี่คือไมโครคอนโทรลเลอร์ซึ่งเป็นส่วนที่สามารถตั้งโปรแกรมได้ นอกจากนี้ยังให้พลังงานแก่ส่วนประกอบทั้งหมดจากแบตเตอรี่ ตอนแรกฉันเชื่อมต่อทุกอย่างกับ Arduino Uno เพราะมันมีแหล่งจ่ายไฟ 5v แต่จากนั้นก็แทนที่ด้วย FLORA และแบตเตอรี่ AA 3 ก้อน (4.5v)

ตัวควบคุมมอเตอร์แบบสัมผัส

ตัวควบคุมเหล่านี้เชื่อมต่อโดยตรงกับมอเตอร์สั่นสะเทือนแต่ละตัว และช่วยให้คุณสามารถตั้งโปรแกรมมอเตอร์สั่นสะเทือนแต่ละตัวแยกจากกัน ในขณะที่ยังมีข้อได้เปรียบในการรวมคลังเอฟเฟกต์การสั่นสะเทือนไว้ล่วงหน้า สิ่งเหล่านี้ไม่สำคัญต่อการทำงานของถุงมือ แต่ช่วยให้ตั้งโปรแกรมได้ง่ายขึ้นมาก เนื่องจากคุณไม่จำเป็นต้องตั้งโปรแกรมรูปแบบการสั่นสะเทือนของคุณเองตั้งแต่เริ่มต้น

มูลิเพล็กเซอร์

สิ่งนี้ทำหน้าที่เป็นตัวขยายสัญญาณเนื่องจากมีพิน SCL/SDA ไม่เพียงพอบน FLORA เพื่อรองรับตัวควบคุมมอเตอร์แบบสัมผัสทั้งหมด นอกจากนี้ยังช่วยให้คุณสามารถสื่อสารกับตัวควบคุมมอเตอร์แบบสัมผัสแต่ละตัวได้อย่างอิสระโดยกำหนดที่อยู่ที่ไม่ซ้ำกันให้กับแต่ละตัวควบคุม

มอเตอร์สั่นสะเทือน

นี่คือสิ่งที่ให้ข้อเสนอแนะแบบสัมผัสแก่ผู้ใช้ พวกมันสั่นในรูปแบบบางอย่างขึ้นอยู่กับว่าคุณตั้งโปรแกรมไว้อย่างไร เพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการทำงานที่นี่

อัลตราโซนิกเซนเซอร์

เซ็นเซอร์เหล่านี้เป็นตัววัดระยะห่างของวัตถุที่อยู่ข้างหน้า พวกเขาทำเช่นนี้โดยการส่งสัญญาณ "ทริกเกอร์" ซึ่งกระเด้งออกจากวัตถุที่อยู่ใกล้เคียงและส่งคืนเป็นสัญญาณ "สะท้อน" จากนั้นโปรแกรมจะสามารถตีความเวลาหน่วงและคำนวณระยะทางโดยประมาณได้ อย่าลืมติดป้ายกำกับว่า "ซ้าย" และ "ขวา" เพื่อไม่ให้สับสนในภายหลัง เพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการทำงานที่นี่

ขั้นตอนที่ 3: การเข้ารหัส

เมื่อทุกอย่างเชื่อมต่อกันแล้ว คุณสามารถดาวน์โหลดโค้ดไปยัง FLORA ของคุณและทดสอบได้ ดาวน์โหลดไฟล์ด้านล่างและไลบรารีที่จำเป็น (ลิงค์ด้านล่าง) โค้ดตัวอย่างนี้มีฟังก์ชันที่แสดงอยู่ในตารางด้านบน

ในการทดสอบโค้ด ให้วางวัตถุแบนขนาดใหญ่ห่างจากเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกทางด้านขวาไม่เกิน 6 นิ้ว RBG ออนบอร์ดควรกะพริบเป็นสีน้ำเงินอย่างรวดเร็ว เมื่อคุณเคลื่อนวัตถุออกไปไกลขึ้น การกะพริบจะลดลงอย่างรวดเร็ว พร้อมกัน มอเตอร์สั่นตัวใดตัวหนึ่ง (ซึ่งต่อมาจะวางบนนิ้วโป้ง) จะสั่นอย่างรวดเร็วเมื่อวัตถุอยู่ห่างออกไปไม่ถึง 6 นิ้ว และเริ่มสั่นด้วยกำลังน้อยลงเมื่อคุณเคลื่อนวัตถุออกไปไกลขึ้น รูปแบบเดียวกันนี้ควรถือไว้สำหรับเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกด้านซ้ายด้วยแสงสีส้มแทนที่จะเป็นสีน้ำเงิน

ฉันได้เพิ่มคุณสมบัติเพิ่มเติม นั่นคือ RBG ควรกะพริบเป็นสีชมพู และเซ็นเซอร์นิ้วกลางและฝ่ามือสั่นไหวเมื่อเซ็นเซอร์ทั้งสองตรวจพบวัตถุที่อยู่ห่างออกไปน้อยกว่า 6 นิ้ว อย่างไรก็ตาม คุณลักษณะนี้ไม่ค่อยน่าเชื่อถือนัก ฉันเก็บมอเตอร์สั่นนิ้วกลางและฝ่ามือไว้ในการออกแบบขั้นสุดท้าย เผื่อว่าผู้คนต้องการใช้ฟังก์ชันที่สร้างสรรค์มากขึ้นสำหรับพวกเขา

*ห้าม* เสียบบอร์ด FLORA เข้ากับคอมพิวเตอร์ผ่าน USB ในขณะที่แบตเตอรี่ภายนอกยังเชื่อมต่ออยู่! ให้ถอดปลั๊กออกจากแบตเตอรี่ภายนอกก่อนเสมอ

*ก่อน* ดาวน์โหลดโค้ดตัวอย่างที่ให้ไว้ที่นี่ คุณจะต้องดาวน์โหลดไลบรารี/ไดรเวอร์ต่อไปนี้:

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

github.com/adafruit/Adafruit_DRV2605_Libra…

github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

หากดูเหมือนว่าโค้ดจะไม่ทำงานหรือเซ็นเซอร์/มอเตอร์ของคุณไม่ตอบสนอง:

- ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณได้เลือกพอร์ต COM ที่ถูกต้องในโปรแกรม Arduino

- ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามอเตอร์สั่นสะเทือนของคุณเชื่อมต่อกับตัวควบคุมเขียงหั่นขนม/มอเตอร์สัมผัสอย่างแน่นหนา สายไฟที่เชื่อมต่อนั้นบางมากและสามารถคลายออกได้ง่าย

- ตรวจสอบอีกครั้งว่าคุณไม่ได้ผสมสาย SCL/SDA (มัลติเพล็กเซอร์) หรือสาย ECHO และ TRIG (เซ็นเซอร์อัลตราโซนิก) มันจะไม่ทำงานหากถูกเปลี่ยน

- หากทุกอย่างทำงานได้ตามปกติเมื่อเสียบปลั๊กผ่าน USB แต่เกิดข้อผิดพลาดเมื่อเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่ภายนอก อาจถึงเวลาต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่ใหม่

ขั้นตอนที่ 4: การบัดกรีการเชื่อมต่อข้อมูล

ตอนนี้รหัสได้รับการยืนยันแล้วว่าใช้งานได้ คุณสามารถเริ่มการประกอบผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายได้ ฉันเริ่มต้นด้วยการวาดการเชื่อมต่อทั้งหมดบนโครงร่างของมือ เพื่อที่จะเห็นภาพการเชื่อมต่อสุดท้ายทั้งหมด ฉันเน้นที่การเชื่อมต่อข้อมูลทั้งหมดก่อน จากนั้นจึงต่อสายไฟและสายกราวด์ในตอนท้าย ในขั้นตอนนี้ ฉันลืมประสานตัวต้านทานกับหมุด ECHO และ GND ของเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก (อ๊ะ) ดังนั้นจึงไม่อยู่ในภาพ ฉันเพิ่มมันเข้าไปเมื่อฉันต่อเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกเข้ากับ "ฮับ" พลังงานที่กึ่งกลางถุงมือ

ฉันเริ่มต้นด้วยการบัดกรีจุดเชื่อมต่อทั้งหมดกับ FLORA และเดินผ่านมัลติเพล็กเซอร์ ตัวควบคุมมอเตอร์แบบสัมผัส และมอเตอร์สั่น ฉันเสริมการเชื่อมต่อด้วยกาวร้อน ท่อหดด้วยความร้อน และเทปพันสายไฟ

ในภาพทั้งหมด สีของลวดสอดคล้องกับการเชื่อมต่อต่อไปนี้:

สีแดง: พลัง

สีดำ: พื้น

สีเหลือง: scl

สีขาว: sda

สีเขียว: มอเตอร์ (-)

สีเทา: มอเตอร์ (+)

สีน้ำตาล: เซ็นเซอร์อัลตราโซนิก echo

สีส้ม: เซ็นเซอร์อัลตราโซนิก trig

ขั้นตอนที่ 5: การประดิษฐ์ถุงมือ

ถุงมือประกอบด้วยส่วนประกอบต่อไปนี้:

- ตัวถุงมือหลัก (ซึ่งรองรับการสั่นสะเทือนของฝ่ามือ)

- สายรัดนิ้ว 3 นิ้ว (พิ้งกี้ กลาง นิ้วโป้ง) ที่ยึดมอเตอร์สั่น 3 ตัว

- สายรัดแขนสำหรับใส่แบตเตอรี่

ฉันตัดสินใจเลือกถุงมือแบบไม่มีนิ้วเพื่อความเรียบง่าย และคุณสามารถเห็นเทมเพลตทั่วไปด้านบน สเก็ตช์นี้ไม่ได้ปรับขนาด และคุณอาจต้องปรับขนาดให้พอดีกับมือของคุณ มันหมายถึงการสวมใส่ทางซ้ายมือ อันดับแรก ฉันได้ตรวจสอบการออกแบบที่ด้านล่างของผ้า แล้วใช้มีด Xacto ตัดมันออก ฉันสร้างชิ้นนิ้วโดยการตัดแถบผ้าออกให้ยาวพอที่จะพันนิ้ว แล้วเย็บด้วยสายรัดเวลโครเพื่อยึดเข้าที่ จากนั้นฉันก็ทำกระเป๋าสำหรับใส่มอเตอร์สั่นและเย็บเข้ากับสายรัดนิ้วและตรงกลางด้านล่างของตัวถุงมือหลัก (ใกล้ฝ่ามือ)

การออกแบบนี้ต้องการการเย็บน้อยที่สุด และฉันเย็บเฉพาะในสถานการณ์เหล่านี้:

- ยึด/เสริมแถบเวลโครกับผ้า

- เย็บกระเป๋ามอเตอร์สั่นสะเทือนเข้ากับสายรัดนิ้วและตัวถุงมือหลัก

- สร้างกระเป๋าใส่แบตเตอรี่บนสายรัดแขน

ขั้นตอนที่ 6: การประกอบ (ตอนที่ 1)

เมื่อประกอบถุงมือแล้วและเดินสายไฟทั้งหมดเสร็จเรียบร้อยแล้ว ผมก็เริ่มติดส่วนประกอบไฟฟ้าเข้ากับถุงมือ สำหรับขั้นตอนนี้ ฉันทำตามแบบที่ฉันวาดไว้ก่อนหน้านี้และจัดวางชิ้นส่วนทั้งหมด จากนั้นฉันก็เริ่มเย็บโดยใช้เส้นใหญ่ ฉันลงเอยด้วยการวางตัวควบคุมมอเตอร์แบบสัมผัสที่ด้านซ้ายของถุงมือแทนด้านบน เพราะมันสมเหตุสมผลมากขึ้นเมื่อฉันเริ่มประกอบ

ขั้นตอนที่ 7: การประกอบ (ตอนที่ 2 - PWR + GND)

สุดท้าย ฉันเชื่อมต่อส่วนประกอบทั้งหมดของฉันกับกำลังและกราวด์ ในการทำเช่นนี้ ฉันได้ตั้งค่ากราวด์และรางไฟฟ้าบนเขียงหั่นขนมขนาดเล็กของฉัน โดยเชื่อมต่อกับ gnd และ pwr ของ FLORA ฉันเชื่อมต่อตัวควบคุมมอเตอร์แบบสัมผัสและมัลติเพล็กเซอร์กับรางเหล่านี้ จากนั้นฉันก็เชื่อมต่อเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกกับ pwr และ gnd แต่ยังใช้ประโยชน์จากพื้นที่พิเศษบนเขียงหั่นขนมเพื่อเพิ่มตัวต้านทานที่ฉันลืมไปก่อนหน้านี้ ตัวต้านทานเหล่านี้มีความจำเป็นเนื่องจากสร้างตัวแบ่งที่ลดแรงดันไฟฟ้าของสัญญาณ ECHO ซึ่งกลับไปที่ FLORA

การประสานการเชื่อมต่อ gnd และ pwr นั้นล่อแหลมเล็กน้อยหลังจากที่ทุกอย่างถูกเย็บเสร็จแล้ว ดังนั้นคุณอาจต้องการทำการบัดกรีทั้งหมดก่อน มันสมเหตุสมผลสำหรับฉันที่จะรอเพราะฉันยังไม่แน่ใจว่าเลย์เอาต์สุดท้ายของส่วนประกอบทั้งหมดจะเป็นอย่างไร

ฉันใช้กาวกอริลลาติดเศษไม้เล็กๆ ที่ถุงมือเพื่อยกเขียงหั่นขนม และเพิ่มเวลโครเพื่อยึดเขียงหั่นขนมกับไม้ (ดูภาพด้านบน) ฉันทำเช่นนี้เพื่อให้สามารถยกขึ้นและตรวจสอบกางเกงขาสั้นได้อย่างง่ายดาย

ขั้นตอนสุดท้ายคือการติดกาวเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกของคุณไปที่ด้านใดด้านหนึ่งของเขียงหั่นขนมที่ยกขึ้น

และคุณทำเสร็จแล้ว!