Nositeľné senzorické rozšírenie Cat Whisker (2,0): 6 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Tento projekt je pokračovaním a opätovným predstavením „metaterra“môjho bývalého kolegu „Whisker Sensory Extension Wearable“.

Cieľom tohto projektu bolo zamerať sa na vytvorenie nových, výpočtovo obohatených „zmyslových rozšírení“, ktoré umožňujú rozšírené vnímanie prírodného sveta. Moje hlavné úsilie v tomto projekte bolo venované výrobe a implementácii senzorických augmentácií, ktoré rozšíria zmysel prostredníctvom senzorov a reagujú hmatovým výstupom pre používateľa. Zámerom je umožniť komukoľvek vytvoriť si vlastné zmyslové rozšírenia, a teda vnútorne zmapovať zmysly ľudí/zvierat na hardvér. Účinne rozširuje naše zmysly novými a vzrušujúcimi spôsobmi, ktoré povedú k lepšiemu porozumeniu toho, ako je náš mozog schopný prispôsobiť sa novým vonkajším zmyslom.

Tento materiál je založený na práci podporenej Národnou vedeckou nadáciou pod grantom č. 1736051.

Projekt bol vyvinutý v Laboratóriu pre hravé výpočty a Craft Tech Lab na University of Colorado Boulder.

Ak máte nejaké otázky, chcete držať krok s mojou prácou alebo sa len pohrávať s nápadmi, urobte to na mojom Twitteri: @4Eyes6Senses.

V tomto projekte som chcel vziať predchádzajúce metličky na senzorické rozšírenie na nosenie a urobiť ich ľahšími, nákladovo efektívnejšími a jednoduchšími na stavbu. Tu je prehľad rôznych komponentov a ich funkcií:

- Dve sady na mieru vyrobených zariadení na fúzy flexibilných senzorov (celkom 4, 2 na každú stranu) dostávajú hmatové informácie (ohyby, ohyby atď.) Z predmetov v bezprostrednom okolí používateľa. Počiatočné informácie o napätí/odpore prijaté každým snímačom sa potom prevedú na informácie o uhle ohybu (napr. Uhol ohybu 10 stupňov). Tieto informácie o uhle ohybu sa následne prevedú na výstup proporcionálnej modulácie šírky impulzu a odošlú sa do zodpovedajúcich vibračných motorov na čele používateľa.

- Každý snímač ohybov fúzov je pripojený k 1 protoBoardu a pripojený k Arduino UNO, ktoré vykonáva transdukovanie/konverziu.

- Štyri vibračné motory dodávajú hmatové podnety na čelo užívateľa. Každý použitý motor koreluje s jednou fúziou, intenzita vibračného motora je založená na prahu, ktorý bude nastavený na základe senzora fúzy.

Zásoby

14 "dlhý, 0,08" široký a 0,03 "hrubý polystyrénový pás

4 jednosmerný snímač ohybu/ohybu

Zástrčky JST

Vibračné motory

Tvrdé čelenky

ProtoBoard - štvorec 1"

Súprava drôtov (odporúčam silikónovú izoláciu) POZNÁMKA: Na každé pripojenie použijete asi 2 až 3 metre drôtu

Číry akrylát alebo lepenka 1/16 palcov

Teplom zmrštiteľné hadičky

Tekuté nechty

47 000 rezistorov

NITECORE alebo iný typ čelenky

Suchý zips

Krok 1: Zostava fúzy

(Vylúčenie zodpovednosti! Toto je prevzaté priamo z predchádzajúceho návodu.)

Chvíľu mi trvalo, kým som vyvinul prístroj na senzor fúzy, ktorý bol dostatočne flexibilný na to, aby napodobňoval skutočné fúzy, ale zároveň dostatočne pevný, aby sa konzistentne vrátil do rovnej, neohnutej polohy. Nakoniec som použil 4 "jednosmerný snímač ohybov/ohybov od spoločnosti Flexpoint Sensor Systems (pozri obrázok 1). K nohám snímača je spájkovaná zástrčka JST a potom 14 palcov dlhý, 0,08" široký a 0,03 "hrubý polystyrénový pás (Moje som zaobstaral v miestnom železiarstve) je k senzoru prilepené silikónovým lepidlom, je použité zmrštenie teplom a okolo celej základne jednotky fúzov je vytvarovaný ochranný povlak Sugru. Tu sú podrobné pokyny:

-Vezmite koncovku 3-kolíkového konektora JST a odstráňte stredový vodič (pozri obrázky 2-4)

- Zastrihnite káble zástrčky tak, aby vám zostal ~ 1,5 cm drôtu, potom tieto vodiče odizolujte a spájkujte k kolíkom snímača (pamätajte si orientáciu zástrčky/snímača). Na izoláciu som použil zmršťovanie teplom (pozri obrázky 5, 6)

- Polystyrénový pás pripevnite k senzoru nejakým flexibilným lepidlom (použil som silikónové lepidlo Liquid Nails). Uistite sa, že ste zaistili prúžok k jamke senzora (pozri obrázky 7, 8)

- Vezmite svoj Sugru (použil som jedno 5g balenie) a vyformujte ho okolo základne senzora/prúžku/zástrčky, pričom zaistite, aby boli zabalené všetky tieto súčasti. Uistite sa tiež, že nanesiete Sugru dostatočne vysoko, aby bol pásik úplne zaistený, ale nie príliš vysoký, aby obmedzoval pohyb/ohyb senzora. Neponáhľaj sa. Budete mať najmenej 30-45 minút, kým Sugru nezačne tvrdnúť. Pred sušením sa uistite, že zástrčka správne zapadá do zásuvky na strane konektora JST (pozri obrázky 9-13)

- Nakoniec som nalepil štítky na fúzy. Boli použité bočné (L/P) a číselné umiestnenie (1-4) (pozri obrázky 14, 15)

- Vyrobte ďalšie 3 (alebo ľubovoľný počet fúzov, ktoré si prajete). Uistite sa, že vytvoríte každú fúzu rovnakým spôsobom. Pomôže to neskôr pri kalibrácii senzora.

Krok 2: Montáž držiaka na fúzy

Teraz, keď sú snímače ohybov fúzikov úplné, môžeme ich teraz namontovať na lícnicu (obrázok 1). Metaterra navrhol zakrivené rameno s kotúčom na pripevnenie, urobil to pomocou programu Adobe Illustrator a ako materiál použil číry akrylát hrubý 1/16 palca. POZNÁMKA: Ak laserová rezačka nie je k dispozícii, môžete ju skúsiť vyrobiť z z lepenky alebo iného ľahko rezateľného materiálu, stačí vytlačiť PDF a vystrihnúť obrys, kým je prekrytý na kartóne. Po rezaní laserom vyvŕtajte štyri otvory do akrylátu a potom otvory JST preplette cez otvory (obrázok 1, 3 a 4), potom vsuňte fúzy do diskovej časti držiaka pomocou Sugru. Tu sú podrobné pokyny:

- Otvorte vektorový súbor ramena fúzy (PDF). Materiál použitý na tento návod je číry akrylát 1/16 a rezaný laserovou rezačkou.

- Do držiaka na tvár vyvŕtajte štyri otvory. Nebojte sa hrať s veľkosťou otvoru a vzdialenosťou, aby boli fúzy tak blízko alebo ďaleko, ako chcete.

- 2-kolíkovú zástrčku JST prevlečte cez otvory. uistite sa, že strany s otvorom smerujú od seba.

- Zaistite, aby sa vaše porty fúzov nachádzali tam, kde ich chcete mať. Použite Sugru a vytvarujte zátky JST na miesto na diskovej časti dielu (to mi trvalo asi štyri pakety Sugru). S Sugru budete mať asi 30 minút času na plesne, urobte si preto čas a uistite sa, že sa fúzy po zapojení nebudú prekrývať a že zástrčky JST sú orientované tam, kde ich chcete. Keď ste s umiestnením spokojní, nechajte Sugru jeden deň vyschnúť.

- Referenčné obrázky 9 a 10 pre tento krok si tiež všimnite, že podľa môjho návrhu: biely = 3,3 V, čierny = GND a červený je analógový kolík. Oba konce zástrčky JST spájkujte na jednu stranu 1 'ProtoBoard a potom zopakujte s druhým fúzom. Vytvorte delič napätia podľa môjho návrhu alebo zmeňte rozloženie (môžete sa tiež pozrieť na sprievodcu pripojením flexibilného senzora SparkFun).

- Na pripevnenie lícnych dielov k hlavovému mostíku slúžia dve skrutky/skrutky na pripevnenie ramena k hlavovému mostu (obrázok 11).

Krok 3: Integrácia vibračného motora, čelenka a nastavenie batérie

Pripojenie vibračných motorov je pomerne jednoduché, červený kábel sa pripojí k digitálnemu kolíku PWM na Arduino a modrý sa pripojí k GND. Vibračné motory sú pripevnené k čelenke NITECORE pomocou suchého zipsu, umiestnenie je založené na fúze, ku ktorej je viazaný, vonkajšie vibračné motory sú viazané na predné fúzy a vnútorné vibračné motory sú viazané na zadné fúzy (obrázok 6).

- Spájkujte drôt na koncoch každého vibračného motora, na každé pripojenie naneste tepelne zmršťovacie zariadenie, potom na kábel vibračného motora a novo tepelne zmrštené káble naneste tepelné zmršťovanie (obrázok 2), opakujte trikrát. Prilepte kotúč so suchým zipsom (strana s háčikom) k zadnej časti motora. Opakujte 3 krát.

- Odrežte jeden pás suchého zipsu, aby bolo možné zbierať vodiče motorov dohromady a pripevniť ich na suchý zips v prednej časti čelenky NITECORE (pozri obrázok 5). Prilepte (použil som super lepidlo) prúžok k vnútornej prednej časti čelenky a zapnite motory na pásik v rovnakej orientácii, ako ste na lícnu dosku umiestnili otvory na fúzy (obrázok 7)

- Na prepojenie káblov vibračného motora použite sponu alebo sponu na zips, čo pomôže chrániť vibračné motory pred vytrhnutím/zlomením (obrázok 7).

Krok 4: Mikroprocesor a jeho pripojenie k Arduinu

Všetky vibračné motory a fúzy sa pripoja k Arduino UNO. Budete potrebovať ďalšiu prototypovaciu dosku, ktorá vám umožní spájkovať 9 káblov GND a 4 káble 3,3 V. Tiež budete s najväčšou pravdepodobnosťou potrebovať súpravu dvojbodových konektorov na pridanie pinov a krytu ku káblom, ktoré je potrebné zapojiť priamo do Arduina. Kolíkové vodiče vibračného motora (červený kábel) sa pripájajú k digitálnym kolíkom Arduino: 3, 9, 10, 11 (Tieto kolíky boli zvolené, pretože umožňujú PWM). Vodiče GND vibračného motora (čierne alebo biele) budú spájkované na prototypovú dosku. Kolíky (červený kábel) sa budú pripájať k analógovým kolíkom Arduino: A0, A1, A2, A3. Káble VCC (biely kábel) a uzemňovacie káble (čierne) budú spájkované na prototypovú dosku.

Krok 5: Implementujte kódex

Ok, teraz je čas nahrať kód. Existuje niekoľko vecí, ktoré budete musieť doladiť, kým budete pripravení rozhýbať svet.

- Najprv pomocou multimetra zmerajte výstupné napätie VCC a odpor na 10k rezistore. Zadajte tieto hodnoty do príslušných miest v kóde.

- Potom znova skontrolujte, či sú všetky ostatné premenné nastavené na správne vstupy/výstupy (napr. Mtr, flexADC atď.).

- Potom zapojte Arduino a nahrajte kód.

- Akonáhle budete v prevádzke, uvidíte na sériovom monitore, ktorý Bend + (číslo fúzy) vytlačí. Teraz je čas kalibrovať fúzy (každý fúz je jedinečný a bude mať mierne odlišný základný odpor). Nastavte premennú STRAIGHT_RESISTANCE na hodnotu, pri ktorej sa tlačí základný odpor (tj. Poloha ohýbanej fúzy). Potom nastavte premennú BEND_RESISTANCE na STRAIGHT_RESISTANCE + 30 000,0. V pôvodnom kóde mala táto premenná odrážať výstupný odpor snímača pružnosti v ohybe 90 stupňov. Pretože sa naše fúzy nedostanú nikam blízko úplného 90-stupňového ohybu (aspoň v typických situáciách), pridanie 30 000,0 ohmov k základnému odporu funguje dobre. Nebojte sa však nastaviť odpor v ohybe na čokoľvek, čo vám najlepšie vyhovuje. Ak ste všetko nastavili správne, uvidíte, že keď je fúza neviazaná, vytlačí sa uhol ohybu 0 stupňov (viac alebo menej). Potom môžete nastaviť prahové hodnoty, ktoré budú aktivovať vibračné motory na základe uhla. Potom môžete ísť!

Krok 6: Hotovo

Teraz máte nositeľné fúzy a ste pripravení (cítiť sa) vo svete!

Ak máte nejaké hĺbkové otázky, chcete sa dozvedieť viac o posilňovaní ľudí, chcete držať krok s mojou prácou alebo len tak prehodiť nápady, urobte to na mojom Twitteri:

Vďaka!