Controle remoto ASD severo: 7 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Durante o 1º Mestrado em Engenharia Eletromecânica, os alunos são desafiados a criar um robô para o projeto do curso de Mecatrônica do Professor Bram Vanderborght. Como uma equipe de três meninas, decidimos aproveitar a oportunidade para trabalhar com jovens adultos com autismo severo. "Faça a sua escolha" representa um projeto em cooperação com a Parhélie Brussels, um instituto privado para crianças e adultos com autismo, psicose ou neurose grave. O objetivo é criar um dispositivo que dê a jovens adultos com ASD (Transtorno do Espectro do Autismo) de 12 a 18 anos de idade a oportunidade de se comunicarem com computadores. Como os jovens não falam, o dispositivo deve ajudá-los a interagir com as pessoas também. A partir de agora, os cuidadores não terão que escolher em nome dos jovens, mas os jovens poderão tomar decisões de forma autônoma. O objetivo principal é que eles próprios possam escolher uma música ou opção de jantar, exibida nas telas dos computadores.

Por ser interessante oferecer a opção de reutilização do projeto em outros projetos futuros, a possibilidade de prorrogação será levada em consideração. A codificação do aplicativo de computador será realizada de forma que as opções de escolha possam ser estendidas conforme desejado.

Para o design, é importante levar em consideração que as crianças se distraem facilmente, não têm habilidades motoras muito boas e provavelmente tentarão destruir o aparelho. Uma caixa é projetada, onde todos os eletrônicos podem ser armazenados dentro. Para proteção contra choques, a bateria é armazenada em uma caixa separada e os componentes eletrônicos são soldados em uma placa de circuito impresso.

Etapa 1: primeiro design

Antes de pensar em componentes eletrônicos para o projeto, é bom criar um primeiro design para a caixa. Como os eletrônicos precisam caber dentro da caixa, mas a caixa pode não ficar muito grande para ser usada como controle remoto, é uma tentativa e erro processo para encontrar as dimensões de encaixe. Por meio do programa Autodesk Inventor Professional 2018, uma primeira ideia é desenhada. Desta forma, o espaço disponibilizado para todos os componentes necessários pode ser levado em consideração ao pesquisar na internet.

A caixa funcionará como um controle remoto, com 3 botões, para escolher entre as opções exibidas na tela do computador. Os 2 botões externos funcionarão como botões de controle para alternar entre os adultos jovens com autismo severo, é de grande importância tornar a caixa não muito complexa e perturbadora e sempre manter a mesma convenção de cores. Por meio de um acelerômetro, o RGB esquerdo O botão LED sempre exibirá uma cor azul e o botão correto sempre exibirá uma cor vermelha, não importa como o controle remoto esteja orientado. As cores ficam visíveis o tempo todo e desaparecerão por alguns segundos quando um botão for pressionado. Simultaneamente ao acionamento do botão, o piezobuzzer emitirá um som e os motores de vibração farão vibrar a caixa nas mãos da criança. Para vincular a ação dos botões ao aplicativo de computador, os sinais são enviados ao aplicativo por meio de uma conexão wi-fi.

A caixa final tem uma forma retangular simples, provida de 3 furos para os botões (caixa superior), 2 furos (frontal e traseiro) para conectar o carregador de bateria e Redbear Duo e 4 furos minúsculos distribuídos em ambos os lados para garantir que o o som do piezobuzzer é perceptível. As bordas da caixa são arredondadas para evitar que os jovens possam se machucar ou machucar outras pessoas.

Etapa 2: Obtenha seus componentes

Você vai precisar de:

- Impressora 3D (pode ser acessada na rede pública FABlab Bruxelas) Foram utilizadas as impressoras disponíveis para alunos de engenharia eletromecânica da VUB.

- Ferro de soldar e solda

- Colorfabb XT - material transparente para impressão 3DDisponível em:

- Redbear DuoInformation: https://redbear.cc/duo Compre em: https://www.antratek.com/redbear-duo Preço: € 30, 13 A voltagem de trabalho do Redbear Duo é de 3, 3 V. Os outros componentes elétricos precisam a serem escolhidos de forma que sejam capazes de trabalhar em 3, 3 V.

- Green (opcional) LED arcade buttonInformation: https://www.adafruit.com/product/3487Buy em: https://www.sossolutions.nl/ Preço: € 4, 55

- 2 Botões RGB LED (resistores usados para conexão no PCB) Compre em: https://www.aliexpress.com/item/ONPOW-22mm… Preço: € 18

- Informações sobre o acelerômetro ADXL345: https://www.sparkfun.com/products/9836Buy em: https://www.antratek.nl/tri-axis-adxl345-breakoutPreço: € 21,75 Este é um acelerômetro digital de 3 eixos que não usa muita energia. Queremos que a bateria dure o máximo possível.

- Li-IonBattery 1200 mAhInformation: https://www.adafruit.com/product/258 Compre em: https://www.kiwi-electronics.nl/lithium-ion-polym… Preço: € 11, 95A Li-ion a bateria foi escolhida, embora este não seja o tipo mais seguro de bateria, porque o controle remoto tem que ser carregado via micro-USB. Caso contrário, os cuidadores sempre terão que abrir a caixa para trocar as baterias.

- Informações sobre o carregador de bateria: https://www.adafruit.com/product/259 Compre em: https://www.kiwi-electronics.nl/usb-li-ion-lipoly… Preço: € 14, 90

- PiezobuzzerInformation: https://www.adafruit.com/product/1739 Compre em: https://www.adafruit.com/product/1739 Preço: € 1,25

- 2 motores de vibração (conectados junto com um resistor e transistor) Informações: https://www.adafruit.com/product/1201 Compre em: https://www.kiwi-electronics.nl/vibrating-mini-mo…Price: € 2, 50

- Placa de circuito impresso (PCB) para ajustar os componentes elétricos

- Resistores4 resistores de 150 Ohm (2 para cada botão RGB arcade) 2 resistores de 4,7 kOhm (para o acelerômetro) 3 resistores de 10 kOhm (1 para cada botão) 1 resistor de 100 Ohm (para os motores de vibração) 1 transistor PN2222 (para os motores de vibração)

- Parafusos 2 parafusos M2, 5x8 para a placa de componentes 5 parafusos M3x8 para o fundo da caixa (4) e fundo da caixa da bateria (1) 4 parafusos M2, 5x8 para o fundo das caixas vibratórias (2 para cada caixa)

Para a parte de programação, Java no Eclipse foi usado para programar o aplicativo. O Redbear Duo foi programado usando Arduino IDE.

Etapa 3: soldar componentes eletrônicos no PCB

Para soldar todos os componentes em uma placa PCB, as conexões com o Redbear Duo precisam ser conhecidas. Essas conexões podem ser visualizadas na primeira foto. Todos os componentes usados no projeto são conectados aos pinos de entrada / saída do Redbear Duo. Para conectar os botões e motores de vibração, resistores e transistores são necessários. Essas peças podem ser visualizadas nas outras 3 fotos. Para saber quais resistores e transistor são usados e onde são colocados, um esquema e notas adicionais são fornecidos nessas fotos.

Nota lateral: As portas indicadas nas fotos são as utilizadas no projeto. É possível escolher diferentes portas. Apenas algumas restrições precisam ser levadas em consideração: as portas SDA e SCL do acelerômetro precisam ser conectadas respectivamente aos pinos D0 e D1 do Redbear Duo. Os motores de campainha e vibração precisam ser conectados a um pino PWM.

O guia de conexão do acelerômetro pode ser encontrado no site da Sparkfun. A comunicação utilizada é I2C.

Etapa 4: 3D Print Remote

Assim que o design for aprimorado, a caixa pode ser impressa em 3D. Para o produto final, 5 partes diferentes devem ser impressas: - o fundo da caixa - o formato da caixa - a placa de fixação da caixa da bateria - as placas de fixação das caixas de vibração (2)

O protótipo foi desenhado por meio de uma impressora Ultimaker 2 3D. O material usado para todos os componentes é o ColorFabb XT.

Etapa 5: programe o Redbear Duo

Enquanto o design da caixa é aprimorado e impresso, o microcontrolador pode ser programado.

A maioria dos pinos de entrada / saída usados para conectar os componentes ao Redbear Duo já são explicados na etapa 3. O resto pode ser encontrado no código.

Como mencionado antes, as cores dos botões externos precisam ser adaptadas dependendo da orientação da caixa. É por isso que um acelerômetro é usado. No código, a cor muda quando a coordenada x do acelerômetro é maior que 50. Isso depende da maneira como o acelerômetro é colocado na caixa. Certifique-se de verificar o valor da coordenada x em seu dispositivo e adapte o código, se necessário. A biblioteca necessária para ler os valores do acelerômetro pode ser encontrada no site do Sparkfun mencionado na etapa 3.

Para economizar bateria quando o dispositivo não é usado, o Wi-Fi e as luzes LED podem ser desligadas. Quando a caixa é colocada do lado direito e ambos os botões externos são pressionados, a caixa desliga-se. Para reativar a caixa, os botões externos precisam ser pressionados (a orientação não importa para esta ação). Para esta etapa, é melhor verificar o valor da coordenada y quando a caixa for colocada em seu lado direito e adaptá-la se necessário.

Etapa 6: faça o aplicativo

Para facilitar o uso do controle remoto, foi criado um aplicativo em Java. O aplicativo é capaz de se comunicar com o controle remoto por meio de uma conexão sem fio. Usando as informações recebidas do controle remoto, o aplicativo irá percorrer as opções e, dessa forma, selecionar imagens ou reproduzir músicas. Como o programa precisa ser expansível, nomes e categorias podem ser adicionados.

No primeiro painel, deve-se escolher o nome do jovem que vai usar o controle remoto. Usando o campo de texto e os botões na parte inferior do painel, os nomes podem ser adicionados ou excluídos.

Depois de escolher o nome do jovem adulto, deve-se escolher a categoria. Se a categoria 'Música' for escolhida, uma música será reproduzida quando a escolha for confirmada.

A última tela é a única que será vista pelo jovem adulto e este é também o único painel que pode ser controlado pelo controle remoto. Você pode percorrer as fotos indo para a esquerda ou direita. Se a escolha for confirmada pressionando o botão do meio no controle remoto, um quadro verde aparecerá ao redor da imagem. Neste ponto, não é possível rolar para opções diferentes. Ao pressionar o botão de confirmação novamente, uma opção é desmarcada.

As janelas "Adicionar arquivo" e "Excluir arquivo" podem ser usadas para adicionar e excluir imagens. Ao adicionar arquivos na categoria Música, duas etapas devem ser seguidas. Na primeira janela pop-up, pode-se escolher a imagem que deve ser mostrada na tela. Na segunda janela pop-up, a música relacionada a esta imagem deve ser escolhida. A música escolhida deve estar no formato mp3.

Para excluir um arquivo, o nome da imagem deve ser selecionado na lista, que aparece ao pressionar o botão "Excluir arquivo".

Etapa 7: montar a caixa

Como etapa final, a caixa deve ser montada. - Para dar mais resistência à caixa, utiliza-se espuma no interior entre os botões. Lembre-se que os fios dos botões também precisam de algum espaço! - A bateria é colocada na caixa da bateria e a fixação da bateria é aparafusada. - Os motores de vibração são equipados com uma fina camada de cola, que pode ser usada para fixá-los dentro das caixas dos motores de vibração. Como as caixas são minúsculas, uma régua ou um pequeno objeto pode ser usado para pressionar um pouco melhor os motores nas laterais da caixa. Quando os motores são fixados, as caixas também podem ser fechadas por meio de fixações e parafusos. - Os fios dos botões e motores de vibração são conectados ao PCB.- O PCB pode ser conectado aos pilares laterais impressos em 3D por meio de parafusos. A montagem do PCB deve ser realizada de tal forma que o Redbear Duo e o carregador de bateria estejam corretamente localizados na caixa (perto dos orifícios).- Por fim, o fundo da caixa é montado nos pilares nos cantos por meio de parafusos.

Parabéns! Ao chegar ao final desta etapa, você conseguiu refazer o controle remoto para jovens adultos com autismo severo. Nesta etapa do projeto, recomenda-se testar se tudo está funcionando como desejado. Boa sorte e divirta-se!