Nositelné senzorické rozšíření Cat Whisker (2,0): 6 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Tento projekt je pokračováním a přestavbou „metaterra“mého bývalého kolegy „Whisker Sensory Extension Wearable“.

Účelem tohoto projektu bylo zaměřit se na vytvoření nových, výpočetně obohacených „smyslových rozšíření“, která umožňují rozšířené snímání přírodního světa. Moje hlavní úsilí v tomto projektu bylo věnováno výrobě a implementaci senzorických augmentací, které rozšíří smysl pomocí senzorů a reagují hmatovým výstupem pro uživatele. Záměrem je umožnit komukoli vyrobit si vlastní smyslová rozšíření, a tak vnitřně zmapovat lidské/zvířecí smysly na hardware. Účinné rozšiřování našich smyslů novými a vzrušujícími způsoby, které povedou k lepšímu porozumění tomu, jak je náš mozek schopen přizpůsobit se novým vnějším smyslům.

Tento materiál vychází z práce podpořené National Science Foundation pod Grantem č. 1736051.

Projekt byl vyvinut v Laboratoři pro hravou výpočetní techniku a Craft Tech Lab na University of Colorado Boulder.

Pokud máte nějaké dotazy, chcete držet krok s mou prací nebo jen předávat nápady, udělejte to na mém Twitteru: @4Eyes6Senses.

S tímto projektem jsem chtěl vzít předchozí whisker senzorické rozšíření na nošení a učinit ho lehčím, nákladově efektivnějším a jednodušší na konstrukci. Zde je přehled různých komponent a jejich funkcí:

- Dvě sady na míru vyrobených zařízení na úpravu čidla flex senzoru (celkem 4, 2 na každé straně) přijímají hmatové informace (ohyby, ohyby atd.) Z objektů v bezprostředním prostředí uživatele. Počáteční informace o napětí/odporu přijaté každým senzorem se pak převede na informaci o úhlu ohybu (např. Úhel ohybu 10 stupňů). Tato informace o úhlu ohybu je následně převedena na výstup proporcionální modulace šířky pulzu a odeslána do odpovídajících vibračních motorů na čele uživatele.

- Každý snímač ohebnosti vousů je připojen k 1 ProtoBoardu a připojen k Arduino UNO, které provádí převod/převod.

- Čtyři vibrační motory dodávají uživateli hmatové podněty na čelo. Každý použitý motor koreluje s jedním vousem, intenzita vibračního motoru je založena na prahu, který bude nastaven na základě senzoru vousů.

Zásoby

14 "dlouhý, 0,08" široký, 0,03 "silný polystyrenový pás

4 jednosměrný snímač ohybu/ohybu

Zástrčky JST

Vibrační motory

Tvrdé čelenky

ProtoBoard - čtverec 1"

Sada vodičů (doporučuji silikonovou izolaci) POZNÁMKA: na každé připojení použijete asi 2–3 stopy drátu

1/16 tlustý čirý akrylát nebo lepenka

Smršťovací bužírky

Tekuté nehty

47k odpory

NITECORE nebo jiný typ čelenky

Suchý zip

Krok 1: Sestava whiskeru

(Prohlášení! Toto je převzato přímo z předchozího pokynu.)

Trvalo mi chvíli, než jsem vyvinul aparát senzoru vousů, který byl dostatečně flexibilní, aby napodoboval skutečné vousy, ale přesto dostatečně tuhý, aby se konzistentně vrátil do rovné, neohnuté polohy. Nakonec jsem použil 4 "jednosměrný snímač ohyb/flex od Flexpoint Sensor Systems (viz obrázek 1). K nohám senzoru je připájena zástrčka JST, poté 14" dlouhý, 0,08 "široký, 0,03" tlustý polystyrenový pás (Získal jsem důl v místním železářství) je k senzoru přilepený silikonovým lepidlem, je použito smrštění a kolem celé základny vousové jednotky je vylisován ochranný povlak Sugru. Zde jsou podrobné pokyny:

-Vezměte koncovku 3kolíkového konektoru JST a odstraňte středový vodič (viz obrázky 2-4)

- Zastřihněte vodiče zástrčky tak, aby vám zbyl ~ 1,5 cm drátu, poté tyto vodiče odizolujte a pájejte k pinům senzoru (pamatujte na orientaci konektor/senzor). K izolaci jsem použil tepelně smrštitelné (viz obrázky 5, 6)

- Namontujte polystyrenový proužek na senzor nějakým flexibilním lepidlem (použil jsem silikonové lepidlo Liquid Nails). Ujistěte se, že jste zajistili proužek k jímce senzoru (viz obrázky 7, 8)

- Vezměte si Sugru (použil jsem jedno balení 5 g) a vytvarujte jej kolem základny senzoru/proužku/zástrčky a ujistěte se, že obalíte všechny tyto součásti. Ujistěte se také, že nanesete Sugru dostatečně vysoko, aby plně zajistil proužek, ale ne příliš vysoko, aby se omezil snadný pohyb/ohyb senzoru. Nepospíchej. Budete mít alespoň 30-45 minut, než Sugru začne tvrdnout. Než necháte zaschnout, ujistěte se, že zástrčka správně zapadá do zásuvky na konektoru JST (viz obrázky 9-13)

- Nakonec jsem nalepil štítky na vousáč. Byly použity boční (L/R) a číselné pozice (1-4) (viz obrázky 14, 15)

- Vyrobte 3 další (nebo libovolný počet vousů, které si přejete). Ujistěte se, že vytvoříte každý vous stejným způsobem. To později pomůže s kalibrací senzoru.

Krok 2: Sestava držáku vousů

Nyní, když jsou snímače pružnosti vousů kompletní, je nyní můžeme namontovat na lícní kus (obrázek 1). Metaterra navrhl zakřivené rameno s diskem pro montáž, udělal to pomocí Adobe Illustratoru a jako materiál použil čirý akryl o tloušťce 1/16 . POZNÁMKA: Pokud není laserová řezačka snadno dostupná, můžete zkusit z držáků vyjmout z lepenky nebo jiného snadno řezatelného materiálu, stačí vytisknout PDF a vystřihnout obkreslení, zatímco je překryto na kartonu. Po řezání laserem vyvrtejte do akrylátu čtyři otvory a poté otvory JST proplétejte otvory (obrázek 1, 3 a 4), poté vložte vousy do diskové části držáku pomocí Sugru. Zde jsou podrobné pokyny:

- Otevřete vektorový soubor ramene vousů (PDF). Materiál použitý pro tento návod je čirý akryl 1/16 a řezaný laserovou řezačkou.

- Vyvrtejte čtyři otvory do držáku na tvář. Nebojte se pohrát si s velikostí děr i vzdáleností, aby byly vousy tak blízko nebo daleko, jak chcete.

- Protáhněte 2kolíkovou zástrčku JST skrz otvory. ujistěte se, že strany s otvorem směřují od sebe.

- Ujistěte se, že jsou porty vousů umístěny tam, kde chcete. Použijte Sugru a vytvarujte zátky JST na místě na diskové části dílu (to mi zabralo asi čtyři Sugru balíčky). Se Sugru budete mít přibližně 30 minut času na formu, takže si udělejte čas a zajistěte, aby se vousy po připojení nepřekrývaly a aby zástrčky JST byly orientovány tam, kde je chcete mít. Jakmile budete s umístěním spokojeni, nechte Sugru jeden den vyschnout.

- Referenční obrázek 9 a 10 pro tento krok, také si všimněte, že podle mého návrhu: bílý = 3,3 V, černý = GND a červený je analogový pin. Připájejte dva konce zástrčky JST na jednu stranu 1 'ProtoBoard a poté opakujte s druhým vousem. Vytvořte dělič napětí podle mého návrhu nebo změňte rozložení (můžete se také podívat na průvodce připojením flexibilního senzoru SparkFun).

- K uchycení lícnic na čelenku slouží dva šrouby/šrouby k zajištění ramene k čelence (obrázek 11).

Krok 3: Integrace vibračního motoru, čelenka a nastavení baterie

Připojení vibračních motorů je poměrně jednoduché, červený kabel se připojí k digitálnímu kolíku PWM na Arduinu a modrý se připojí k GND. Vibrační motory jsou připevněny k hlavovému pásku NITECORE pomocí suchého zipu, umístění je založeno na vousku, ke kterému je přivázán, vnější vibrační motory jsou přivázány k předním vousům a vnitřní vibrační motory jsou přivázány k zadním vousům (obrázek 6).

- Na konce každého vibračního motoru připájejte vodič, na každé připojení naneste tepelně smrštitelné teplo, poté na tepelný smršťovací kabel motoru a nově tepelně smrštitelné kabely (obrázek 2) opakujte 3krát. Na zadní stranu motoru nalepte kotouč na suchý zip (strana s háčkem). Opakujte 3krát.

- Odřízněte jeden proužek suchého zipu, aby bylo možné svazky vodičů motorů spojit a zapnout na přední část čelenky NITECORE (viz obrázek 5). Přilepte (použil jsem super lepidlo) proužek k vnitřní přední části čelenky a zapněte motory na pásek ve stejné orientaci, jako jste umístili porty vousů na lícní desku (obrázek 7)

- K připojení kabelů vibračních motorů použijte sponu nebo stahovací pásku, což pomůže chránit vibrační motory před vytažením/zlomením (obrázek 7).

Krok 4: Mikroprocesor a jeho připojení k Arduinu

Všechny vibrační motory a vousy se připojí k Arduino UNO. Budete potřebovat další prototypovací desku, která vám umožní pájet 9 GND kabelů a 4 3,3V kabely. Také budete s největší pravděpodobností potřebovat sadu dvoubodových konektorů pro přidání pinů a pouzdra ke kabelům, které je třeba zapojit přímo do Arduina. Kolíkové vodiče vibračního motoru (červený kabel) se připojují k digitálním pinům Arduino: 3, 9, 10, 11 (Tyto kolíky byly vybrány, protože umožňují PWM). Vodiče GND vibračního motoru (černé nebo bílé) budou připájeny na prototypovací desku. Whisker piny (červený kabel) se připojí k analogovým pinům Arduino: A0, A1, A2, A3. Na prototypovací desce budou připájeny kabely VCC (bílý kabel) a zemnící kabely (černé).

Krok 5: Implementujte kód

Dobře, nyní je čas nahrát kód. Existuje několik věcí, které budete muset vyladit, než budete připraveni rozhýbat svět.

- Nejprve pomocí multimetru změřte výstupní napětí VCC i odpor na 10k rezistoru. Zadejte tyto hodnoty do příslušných míst v kódu.

- Poté znovu zkontrolujte, zda jsou všechny ostatní proměnné nastaveny na správné vstupy/výstupy (např. Mtr, flexADC atd …).

- Poté připojte Arduino a nahrajte kód.

- Jakmile budete v provozu, uvidíte na sériovém monitoru, který Bend + (číslo vousku) vytiskne. Nyní je čas kalibrovat whisker (každý whisker je jedinečný a bude mít mírně odlišný základní odpor). Nastavte proměnnou STRAIGHT_RESISTANCE na cokoli, při čem se tiskne základní odpor (tj. Poloha ohnuté vousy). Poté nastavte proměnnou BEND_RESISTANCE na STRAIGHT_RESISTANCE + 30000,0. V původním kódu měla tato proměnná odrážet výstup odporu snímače pružnosti v ohybu 90 stupňů. Protože se naše vousy nedostanou nikam blízko plného 90stupňového ohybu (alespoň v typických situacích), přidání 30000,0 ohmů k základnímu odporu funguje dobře. Nebojte se však nastavit odpor v ohybu na cokoli, co vám nejlépe vyhovuje. Pokud jste vše nastavili správně, pak uvidíte, že když je whisker neohnutý, vytiskne se úhel ohybu 0 stupňů (více či méně). Poté můžete nastavit prahové hodnoty, které aktivují vibrační motory na základě úhlu. Poté můžete vyrazit!

Krok 6: Hotovo

Nyní máte nositelné vousy a jste připraveni (cítit se) ve světě!

Pokud máte nějaké hloubkové otázky, chcete se dozvědět něco o lidské augmentaci, chcete držet krok s mou prací nebo jen předávat nápady, udělejte to na mém Twitteru:

Dík!