Luva Tátil para Cegos: 7 Passos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

A luva tátil é um dispositivo para cegos e / ou deficientes visuais que fornece ao usuário informações sobre obstáculos em seu entorno imediato. A luva usa dois sensores ultrassônicos que informam a distância e a orientação dos objetos. Dependendo do que esses sensores detectam, os motores de vibração colocados em toda a luva vibram em padrões exclusivos para transmitir essas informações ao usuário.

Etapa 1: Lista de suprimentos

Eletrônico:

- # 1201: Minidisco de motor vibratório - ERM (x4) [$ 1,95 cada]

- # 2305: Controlador de motor tátil Adafruit DRV2605L (x4) [$ 7,95 cada]

- # 659: FLORA - Plataforma eletrônica vestível - compatível com Arduino [$ 14,95]

- Sensores de distância ultrassônicos HC-SR04 (x2) [$ 2,99 cada]

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

- # 3287: Suporte de bateria 3 AA com conector JST [$ 2,95]

- # 1608: Placa de ensaio PCB Adafruit Perma-Proto tamanho quarto - Única [$ 2,95]

- Cabo de fita

- resistores de 200 e 220 ohms

Fabricação:

- Tiras de velcro [$ 2,98]

- # 615: Conjunto de agulhas - 3/9 tamanhos - 20 agulhas [$ 1,95]

- Neoprene ou qualquer outro tecido durável

Custo total: $ 78,31

A maioria dos componentes foram adquiridos em Adafruit.com

Etapa 2: breadboarding

A primeira etapa é conectar todos os seus componentes usando uma placa de ensaio para que você possa ter certeza de que todos estão funcionando corretamente antes de fixá-los no produto final. O diagrama de circuito e a imagem a seguir darão uma ideia de onde tudo precisa ser conectado. Aqui está uma análise do que cada componente faz:

Arduino Uno / FLORA

Este é o microcontrolador, que é a parte programável. Ele também fornece energia para todos os componentes da bateria. Inicialmente, conectei tudo a um Arduino Uno, já que ele tem uma fonte de 5v, mas depois substituí-o por um FLORA e 3 pilhas AA (4,5v).

Controlador de motor tátil

Esses controladores se conectam diretamente a cada motor de vibração e permitem que você programe cada motor de vibração independentemente um do outro, além de ter a vantagem de incluir uma biblioteca pré-fixada de efeitos de vibração. Eles não são essenciais para o funcionamento da luva, mas tornam-na muito mais fácil de programar, pois você não precisa programar seus próprios padrões de vibração desde o início.

Muliplexer

Isso simplesmente atua como uma espécie de expansor, pois não há pinos SCL / SDA suficientes no FLORA para acomodar todos os controladores de motor háptico. Ele também permite que você se comunique com cada controlador de motor háptico de forma independente, atribuindo um endereço exclusivo a cada um.

Motores de vibração

São eles que fornecem ao usuário o feedback tátil. Eles vibram em certos padrões, dependendo de como você os programa. Mais sobre como eles funcionam aqui.

Sensores Ultrassônicos

Esses sensores são o que medem a distância dos objetos na frente deles. Eles fazem isso enviando um sinal de "gatilho", que ricocheteia em qualquer objeto próximo e retorna como um sinal de "eco". O programa é então capaz de interpretar o tempo de atraso e calcular a distância aproximada. Certifique-se de rotulá-los como "esquerda" e "direita" para não se confundir mais tarde. Mais sobre como eles funcionam aqui.

Etapa 3: codificação

Agora que tudo está conectado, você pode baixar o código para o seu FLORA e testá-lo. Baixe o arquivo abaixo e as bibliotecas necessárias (link abaixo). Este código de exemplo possui as funções listadas na tabela acima.

Para testar o código, coloque um objeto grande e plano a menos de 6 polegadas de distância do sensor ultrassônico à direita. O RBG integrado deve piscar rapidamente em azul. Conforme você afasta o objeto, o piscar deve se tornar menos rápido. Simultaneamente, um dos motores de vibração (que mais tarde será colocado no polegar) vibrará rapidamente quando o objeto estiver a menos de 15 centímetros de distância e começará a vibrar com menos força quanto mais você afastar o objeto. Este mesmo padrão deve ser válido para o sensor ultrassônico esquerdo, apenas com uma luz laranja em vez de azul

Eu adicionei um recurso adicional, que é que o RBG deve piscar em rosa e os sensores de vibração do dedo médio e da palma da mão devem vibrar quando os dois sensores detectam um objeto a menos de 6 polegadas de distância. No entanto, esse recurso não é muito confiável. Eu mantive o dedo médio e os motores de vibração da palma da mão no design final, caso as pessoas desejassem criar uma função mais criativa para eles.

* NÃO * conecte a placa FLORA no computador via USB enquanto a bateria externa ainda estiver conectada! Sempre desconecte-o da bateria externa primeiro.

* ANTES * de baixar o código de exemplo fornecido aqui, você precisará baixar as seguintes bibliotecas / drivers:

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

github.com/adafruit/Adafruit_DRV2605_Libra…

github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

Se o código não parece estar funcionando ou seus sensores / motores não estão respondendo:

- Certifique-se de ter selecionado a porta COM correta no programa Arduino.

- Certifique-se de que seus motores de vibração estejam totalmente conectados aos controladores de motor da placa de ensaio / háptico. Os fios que os conectam são muito finos e podem se soltar facilmente.

- Verifique se você não confundiu os fios SCL / SDA (multiplexador) ou os fios ECHO e TRIG (sensor ultrassônico). Não funcionará se estes forem trocados.

- Se tudo estiver funcionando normalmente quando conectado via USB, mas com problemas quando conectado às baterias externas, provavelmente é hora de substituí-las por baterias novas.

Etapa 4: Conexões de dados de soldagem

Agora que o código está confirmado para funcionar, você pode começar a montagem do produto final. Comecei desenhando primeiro todas as conexões no contorno de uma mão, a fim de visualizar todas as conexões finais. Concentrei-me em todas as conexões de dados primeiro e, em seguida, conectei as linhas de energia e aterramento no final. Também neste estágio eu esqueci de soldar os resistores aos pinos ECHO e GND dos sensores ultrassônicos (ops), então eles não estão na imagem. Acabei adicionando-os quando conectei os sensores ultrassônicos ao "hub" de energia no centro da luva.

Comecei soldando todas as conexões do FLORA e subi através do multiplexador, dos controladores do motor háptico e dos motores de vibração. Reforcei minhas conexões com cola quente, tubo termorretrátil e fita isolante.

Em todas as imagens a cor do fio corresponde às seguintes conexões:

Poder vermelho

PRETO: chão

AMARELO: scl

BRANCO: sda

VERDE: motor (-)

CINZA: motor (+)

MARROM: eco do sensor ultrassônico

LARANJA: sensor ultrassônico trig

Etapa 5: fabricando a luva

A luva é composta pelos seguintes componentes:

- Corpo da luva principal (que mantém a vibração da palma)

- 3 alças de dedo (mindinho, médio, polegar), que seguram 3 dos motores de vibração

- Alça de braço para segurar a bateria

Decidi usar um design de luva sem dedos por uma questão de simplicidade, e você pode ver o modelo geral acima. Este esboço não está em escala e você provavelmente terá que ajustar o tamanho para caber em sua mão. Ele deve ser usado na mão esquerda. Primeiro tracei o desenho na parte de baixo de um tecido e, em seguida, usei uma faca Xacto para recortá-lo. Formei as pontas dos dedos cortando tiras de tecido longas o suficiente para envolver meus dedos e costurando tiras de velcro para mantê-las no lugar. Em seguida, fiz bolsas para alojar os motores de vibração e costurei-as nas alças dos dedos, bem como no meio da parte inferior do corpo da luva principal (perto da palma).

Este projeto requer costura mínima, e eu costurei apenas nestes cenários:

- Aderir / reforçar as tiras de velcro ao tecido.

- Costure as bolsas do motor de vibração nas alças dos dedos e no corpo da luva principal.

- Construa a bolsa da bateria na alça do braço.

Etapa 6: montar (parte 1)

Agora que a luva estava montada e toda a fiação concluída, comecei a colar os componentes elétricos na luva. Para esta etapa, segui o desenho que fiz anteriormente e dispus todas as peças. Comecei então a costurá-los com barbante. Acabei colocando os controladores do motor háptico no lado esquerdo da luva em vez de na parte superior, porque fazia mais sentido assim quando comecei a montagem.

Etapa 7: Montagem (Parte 2 - PWR + GND)

Finalmente, conectei todos os meus componentes à alimentação e aterramento. Para fazer isso, instalei um aterramento e um barramento de alimentação em minha pequena placa de ensaio, conectando-o ao gnd e pwr do FLORA. Eu conectei meus controladores de motor háptico e multiplexador a esses trilhos. Em seguida, conectei meus sensores ultrassônicos a pwr e gnd, mas também aproveitei o espaço extra na placa de ensaio para adicionar os resistores que havia esquecido antes. Esses resistores são essenciais, pois criam um divisor que diminui a tensão do sinal ECHO, que volta para o FLORA.

Era um pouco precário soldar as conexões gnd e pwr depois que tudo já estava costurado, então você pode querer fazer toda a solda primeiro. Para mim, fazia sentido esperar porque ainda não tinha certeza de qual seria o layout final de todos os componentes.

Usando um pouco de cola Gorilla, colei um pequeno pedaço de madeira na luva para elevar a protoboard, e adicionei Velcro para aderir a protoboard à madeira (veja a imagem acima). Fiz isso para poder levantá-lo facilmente e verificar se há shorts.

A última etapa é colar a quente seus sensores ultrassônicos em ambos os lados da placa de ensaio elevada.

E VOCÊ ESTÁ FEITO!