Sup - miš za osobe s kvadriplegijom - niska cijena i otvoreni izvor: 12 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

U proljeće 2017. obitelj mog najboljeg prijatelja pitala me želim li odletjeti u Denver i pomoći im oko projekta. Imaju prijatelja, Allena, koji ima kvadriplegiju kao posljedicu nesreće na brdskom biciklizmu. Felix (moj prijatelj) i ja smo malo istražili, te smo odlučili Allena izgraditi "Sip-n-puff", u kombinaciji s joystickom, kako bi mu omogućili pristup svim istim značajkama kao i običan miš.

Sip-n-puff je ulazni uređaj koji prima korisničke unose u obliku "Sip" ili "Puff" (Zamislite da pijuckate kroz slamku ili pušete mjehuriće u svom piću). Ovdje ga kombiniramo s joystickom kako bismo omogućili korisniku pomicanje kursora na ekranu, a Sip-n-puff se koristi za funkcije poput klikanja i pomicanja.

Sip-n-puff uređaji nisu ništa novo, a ni kombinacije joystick/sip-n-puff nisu previše neuobičajene-ali kupnja takvog uređaja koštat će vas oko 500 do 1500 USD! Za Alena, koji nema izvor prihoda, to je nemoguća cijena. Međutim, sam uređaj je zapravo vrlo jednostavan- u ovom ću vam članku pokazati kako ga izgraditi za nešto manje od 50 USD!

Svi dizajni i kodovi su otvorenog koda, što znači da ih možete izgraditi bez plaćanja mene ili Felixa ni novčića! Ako želite samo gotov uređaj bez posla, rado ću ga napraviti za vas. Pojedinosti su na kraju Instructable.

Konačno, budući da je ovo open source, sve dizajnerske datoteke i kôd možete pronaći na GitHubu:

Želite li kupiti 'Sup? Informacije možete pronaći na kraju ovog uputstva.

Ažuriranje: Hvala svima koji su glasovali za ovaj projekt! Izuzetno sam sretan što sam pobijedio na svom prvom natjecanju s instrukcijama i dobro sam iskoristio poklon karticu Amazona- alati koje sam kupio trebali bi mi omogućiti da donesem kvalitetniji sadržaj u većim količinama.

Još jedna stvar: ugodno sam se iznenadio kad sam na internetu vidio dva članka u kojima se spominje ovaj projekt! Veliko hvala Hackadayu i Open-electronics.org što su ovaj članak ocijenili vrijednim. Ispod možete pronaći oboje:

www.open-electronics.org/the-sup-low-cost-and-open-source-mouse-for-quadriplegics/

hackaday.com/2018/04/27/an-open-source-sip-and-puff-mouse-for-affordable-accessibility/

SUP je nedavno spomenut i u časopisu New Mobility Magazine. Taj članak možete pronaći ovdje:

www.newmobility.com/2018/12/the-revolution-will-be-3d-printed/

Zasluge i zahvale:

Dugujem ogromnu zahvalnost svom prijatelju Felixu i njegovoj obitelji što su me odvezli u Denver (gdje živi Allen) i platili sve osim 3D pisača. To je doista pomoglo da se razvoj ubrza i da se napravi SUP u kratkom vremenu!

Dodatne zasluge pripadaju i Felixu za većinu 3D dizajna.

Na kraju, zahvaljujemo Allenu što nam je mogao pomoći, koji nam je bio voljan dopustiti nas da napadnemo i pitamo ga kako mu se sviđa naš prototip s kamenom.

Korak 1: Alati, dijelovi i materijali

Evo svega što vam je potrebno za izradu uređaja. Prije nego što sve naručite, pročitajte ostatak tablice kako biste bili sigurni da vam je skup vještina koje ćete trebati sastaviti!

Dijelovi:

• Arduino Pro Micro (Konkretno Pro Micro, s USB priključkom i ATmega32u4)
• MPXV7002DP osjetnik tlaka bez ploče za probijanje
• Modul joystick
• Silikonske cijevi za hranu, 1/8 ID sa 1/4 OD, oko 6"
• 3D ispisani dijelovi, vrijednosti <= 72 grama
• Žice (koristio sam DuPont žensko-ženske žice, a zatim odrezao krajeve)

Alati:

• Lemilica (Ovo glačalo od 30 W na Amazonu odlično funkcionira)
• Pištolj za vruće ljepilo (visoka temperatura)
• 3D pisač (ili ispišite stvari putem usluge 3D ispisa)
• Razno. alati poput kliješta, odvijača s ravnom glavom, brusnog papira, oštrog malog noža s tankim oštricom, škare za žice

Materijali:

• Normalni PLA filament (koristio sam crni PLA iz Hatchbox -a)
• Fleksibilna nit, poput TPU -a ili NinjaFlex -a (uz moj pisač isporučena je mala rola zelenog TPU -a. Alternativno, možete promijeniti dio usnika tako da prihvati cijevi manjeg promjera, a zatim nabavite cijev od 2,5 mm za identifikaciju)

Ukupna cijena dijelova je oko 22 USD, ne uključujući niti 3D pisača. Nakon što dodate fleksibilnu ruku i dugi USB kabel, to ukupno iznosi oko 49 USD.

Imajte na umu da su ovdje linkovi uglavnom najjeftinije cijene iz Kine! Za to će vam trebati najmanje mjesec dana. Ako želite brže dijelove, morat ćete platiti malo više za bliže izvore s bržom dostavom. Očekujte ukupne troškove do oko 75 USD.

Korak 2: 3D ispis stvari

Sve STL datoteke možete pronaći na https://github.com/Bobcatmodder/SipNPuff_Mouse/, sve će vam trebati.

Ako nemate 3D pisač, postoji mnogo usluga 3D ispisa koje biste mogli koristiti. Ako želite nabaviti jeftin pisač koji će odlično funkcionirati (i ne smeta vam neka montaža), preporučujem Anet A8. To je klon Prusa i3 od 150 dolara, dobro mi je funkcionirao i ima sjajnu internetsku zajednicu.

Kućište i okvir:

Ispis s potporama "posvuda", na visini sloja 0,1-0,2 mm. Koristio sam "grid" vrstu podrške, ali "linije" je možda lakše ukloniti

GoProClip i FacePlate:

Ispis kao i obično, bez oslonaca, visina sloja 0,1-0,2 mm

TubingAdapter:

1. Za ispis u fleksibilnoj niti
2. Visina sloja 0,1
3. Povlačenje ISKLJUČENO
4. Nema oslonaca

Korak 3: Ispis i žarenje usta

Prije nego odete ispisati sve svoje dodatne usne, dobro je provjeriti da li se pravilno skupljaju nakon žarenja.

Ako želite biti znanstveni, ispišite AnnealingTestr.stl i izmjerite ga prije i nakon žarenja kako biste utvrdili točan postotak smanjenja/rasta i na kojoj osi. Obično se očekuje oko 5% skupljanja na osi X i Y ', te oko 2% rasta na osi Z. S vanjskim crnim PLA i konvekcijskom pećnicom iz Hatchbox -a uspjeli smo skupiti oko 2% skupljanja na X i Y i rast od 1% na osi Z.

No, budući da je ovaj komad doista samo dizajniran da umjereno dobro pristane na joystick, ne morate biti vrlo precizni. Koristeći naše vrijednosti za Hatchbox black PLA, evo postupka ispisa za usnik:

1. Promijenite veličinu X i Y na 103%, ostavite Z onakvim kakav je (Želimo povećati veličinu za oko 2% u odnosu na izvorne dimenzije, jednom žarenu, tako da će umjereno lako stati na joystick)
2. Ispis s obodom, plus podržava "dodirnu ploču".
3. Napunite 100% (kako voda ne bi prodrla u njega)
4. Normalna brzina ispisa, visina sloja 0,1 mm
5. (Ako imate grijani krevet, postavite ga na 50C)
6. Hotend na 220C.

Nisam se puno igrao s tim vrijednostima, ali to sam i koristio za svoj pisač (klon A Prusa i3, Anet A8).

Nakon što ste odštampali komad ili dva, pokušajte ih žariti i provjerite odgovaraju li.

Postupak žarenja:

1. Zagrijte pećnicu, po mogućnosti na konvekcijskoj postavci (ako vaša pećnica to radi), negdje blizu 158F ili 70C. Neke pećnice neće pasti tako nisko, ako je malo isključeno, nije toliko važno.
2. Pričekajte da se pećnica zagrije, a zatim stavite komade na nešto što će ih spriječiti da propadnu.
3. Odbrojavanje postavite na sat vremena, a zatim ga ostavite. Ne otvarajte pećnicu da biste je provjerili jer učinak hlađenja može poremetiti proces žarenja.
4. Kad sjedne tamo sat vremena, isključite pećnicu i ostavite komad unutra da se ohladi u pećnici. Za to bi dobro poslužio termometar, ali ne morate biti previše precizni, samo pričekajte nekih sat vremena.
5. Kad se u osnovi ohladi, izvadite ga. Sada bi trebao biti jači i, što je još važnije, sposoban izdržati kipuću vodu i prati u perilici posuđa.

Korak 4: naknadna obrada 3D ispisa

Volim da su moji 3D ispisi čisti, ali to često znači puno podrške. Ako ste ispisali dijelove okvira i kućišta s ispunom prema preporuci, morate malo očistiti! Evo nekoliko savjeta i trikova za njihovo uklanjanje.

Kao što vidite, upotrijebio sam kombinaciju odvijača, kliješta s iglastim nožem i džepnog noža za uklanjanje nosača. Odabrao sam "rešetkaste" nosače jer bolje rade i imaju tendenciju da izlaze čisti i u jednom komadu, ali ih je teže ukloniti. Neke od njih možete nokautirati samo brzim udarcem odvijača, ali pripazite da ne slomite stvarni dio. To se može lako učiniti na dijelu okvira.

Dio kućišta ispisuje s velikim potpornim zidom straga, što može biti posebno teško ukloniti. Smatram da najbolje funkcionira obići rubove s malom oštricom noža, zatim ga pokušati probušiti i izvući bočno. Trebat će malo posla, ali strpljenje se isplati!

Kad završite, možete odbaciti iskrivljeni materijal za podršku ili ga spremiti ako zaista želite ponovnu upotrebu …

Korak 5: Testirajte fit

Sada kada je sve očišćeno, trebali bismo testirati pristajanje 3D ispisanih dijelova.

Svi moduli se sastavljaju kao što je prikazano, i trebali bi stati prilično čvrsto. Ako to ne učine, pokušajte ispisati Frame.stl na 101-102% veličine i promijeniti veličinu Case.stl tako da odgovara.

Usnik bi se trebao moći pričvrstiti s malom snagom, ali se ne smije skinuti previše lako. Ovo je dobro vrijeme da se uvjerite da silikonska cijev pristaje na nastavak za usta i u adapter. Otkrio sam da je najbolji način da se sigurno uklopite bio da uvučete koliko god možete, a zatim uvijte cijev dok je gurate unutra, kako bi se dobro namjestila na donji rub rupe u adapteru.

Napomena: Na slikama koristim modul upravljačke palice na koji sam već lemio žice- Međutim, normalni modul upravljačke palice trebao bi se dobro uklopiti.

Korak 6: Pripremite joystick

Prije nego što možemo lemiti žice na joystick, morat ćemo se riješiti starih pin zaglavlja. Otkrio sam da je najbolji način da se odrežemo što je više moguće, zatim zagrijemo svaku iglu lemilicom i dodirnemo PCB kako bi iglica ispala.

Nakon što uklonite stare pinove, lemite žicu (dugačku oko 20 cm) na modul upravljačke palice. Pomaže imati jedinstvene boje za svaki pin, tako da kasnije možete lako identificirati koja žica kamo ide.

Korak 7: Shematski prikaz

Sad kad smo 3D dizajnu skrenuli s puta, vrijeme je za shematski i dijagram ožičenja!

Krug je zapravo vrlo jednostavan, bez otpornika ili vanjskih komponenti, samo 3 različita modula međusobno povezana. Gore sam dao shemu, pa ću i ovdje preći na ono što ide:

Proboj senzora tlaka:

• "A" ide do A0 na Arduinu
• "5V" ide u VCC na Arduinu
• "GND" ide na jedan od GND pinova na arduinu

Modul joystick:

• "GND" ide na jedan od GND pinova na Arduinu
• "+5V" ide na "RAW" pin na Arduinu
• "VRx" ide na A2 na Arduinu
• "VRy" ide do A1 na Arduinu
• "SW" ide na D2 na Arduinu (Tehnički, između njega i GND -a trebao bi biti i 10K otpornik za podizanje. Međutim, trenutni kôd ga ne koristi, pa bi ga bilo teže koristiti, pa …)

Korak 8: Zalemite sve zajedno

Sada ste spremni za sastavljanje sve elektronike!

Obavezno montirajte module kako je prikazano! Želite da žice prolaze kroz okvir, te kroz gornje ili donje utore gdje se arduino pričvršćuje. Arduino će biti labav, ali žice će prolaziti kroz okvir. Pogledajte slike, pokazuju na što mislim.

Počnite skidanjem i kalajisanjem krajeva svih žica s joysticka, ako već niste. Zatim, na temelju sheme i slika, povežite je na sljedeći način.

• GND prema GND (pin 23) na Arduinu
• +5V do RAW pina na Arduinu (tik uz pin GND)
• VRx do A2 na Arduinu
• VRy do A1 na Arduinu

Za sada ćemo ostaviti SW pin jer se lemi na vrh Arduina.

Prelazeći na senzor tlaka, prvo ćete htjeti utvrditi koje su žice. Pretpostavimo da je okvir okrenut s joystickom usmjerenim izravno od vas, redoslijed žica je sljedeći:

• Gornja žica: Analogni izlaz "A", na Arduino pin A0
• Srednja žica: 5V, na Arduino pin VCC
• Donja žica: GND, do GND, pin 4, na vrhu.

U ovom trenutku također možete spojiti SW pin s joysticka na pin 2 na Arduinu, tik uz pin GND.

Pazite da ne savijete žice previše jer će se prilično lako prekinuti.

Korak 9: Prenesite program i testirajte

Prije nego što sve zalijepimo na svoje mjesto, provjerimo radi li!

Ako nemate Arduino IDE, morat ćete ga preuzeti sa službene web stranice Arduino, na Arduino.cc. Besplatno je, iako će vas od vas zatražiti da donirate ako želite.

Nakon što preuzmete i instalirate IDE, preuzmite datoteku SupSipNPuff_Final.ino sa stranice github, a zatim je otvorite u IDE -u.

Da biste ga prenijeli na Arduino, idite pod "Alati", "Ploča" i odaberite "Arduino/Genuino Micro". Na istom izborniku, pod "Port", odaberite sve što je dostupno, to bi trebalo izgledati poput "COM12 (Arduino/Genuino Micro)". Ako se ne pojavi, možda ćete morati pričekati dok OS instalira upravljačke programe, ali to bi trebao učiniti automatski.

Pritisnite gumb za prijenos (okrugli plavi gumb sa strelicom u gornjem lijevom kutu) ili pritisnite Ctrl/U (ili ekvivalent) da biste učitali program. Kad traka napretka na dnu nestane i na njoj piše "Gotovo učitavanje", spremni ste za testiranje!

Za testiranje, prvo ponovno pričvrstite nastavak za usta i cijev (Pričvrstite cijev na gornji otvor na senzoru, koristeći adapter), zatim je držite ispred usta i pomičite nastavak za usta. Trebao bi pomaknuti miš na zaslonu. Pokušajte jakim pritiskom ili gutljajem lijevog/desnog klika, te laganim gutljajima/dimovima za pomicanje gore ili dolje. Također možete pritisnuti snažan gutljaj ili puh da biste držali pritisnutu tipku miša. Ako imate problema, zamislite nastavak za usta kao slamku. Umjesto da pušete ili udišete, stvarate pritisak ustima, kao što biste to učinili slamkom.

Ako su jedna ili više osi obrnute, to je jednostavno rješenje:

1. Provjerite je li datoteka SipNPuffMouse otvorena u IDE -u
2. Pomičite se kroz program dok ne pronađete redak koji kaže "Mouse.move (čitanje [0], -čitavanje [1], 0);«
3. Prva vrijednost "očitanja [0]" je pomak X (vodoravno), a druga "čitanja [1]" je Y (okomito pomicanje. Ovisno o tome koja je vrijednost obrnuta, dodajte ili uklonite znak minus ispred redak "čitanje [x]" za poništavanje vrijednosti.
4. Ponovno prenesite program i isprobajte ga!

(Napomena: Još jedan jednostavan način za pronalaženje linije je korištenje Ctrl/F. Ja to često koristim pri radu sa svojim kodom!)

Korak 10: Vruće ljepilo

Sada, kada vaš Sip-n-puff radi, vrijeme je za sastavljanje konačnog proizvoda! Možda se ponosite kako lijepo izgleda ožičenje, ali neki ljudi više vole da sve to bude prekriveno dosadnom plastikom, pa ćemo ih obvezati.

Prije toga moramo osigurati sve unutra kako se ne bi poništilo kad su stvari priključene.

1. Stavite izdašnu količinu vrućeg ljepila iza Arduino Micro. Zalijepimo ga na šipku koja odvaja mjesta gdje žice izlaze odozgo i odozdo.
2. Ako možete, pomaknite senzor tlaka unatrag, stavite mrlju vrućeg ljepila u držač, a zatim ga gurnite prema naprijed preko mrlje. Dodajte još malo sa strane kako biste ga učvrstili kako smatrate prikladnim. Vruće ljepilo ne oštećuje elektroniku, ali pazite da ne uđe u otvore koji izlaze iz osjetnika tlaka, gdje spajamo cijevi.
3. Dodajte obilnu količinu vrućeg ljepila na žice koje izlaze iz Joystick modula. To vjerojatno nije potrebno, jer ih više nećemo pomicati, ali dobro je u slučaju da ikada bude izložen ekstremnim vibracijama …

Sada kada su svi dijelovi postavljeni, gurnite okvir u kućište. Najprije morate odvojiti cijev. Sada centrirajte prednju ploču preko Joystick modula, a zatim dodajte ljepilo na mjesta gdje ona dodiruje okvir (Nije slučaj jer biste je kasnije htjeli izvući). Nakon što je postavljen, okvir možete izvući natrag, a zatim dodati još vrućeg ljepila uz stranice okvira gdje dodiruje prednju ploču, samo kako biste ga ponovno učvrstili.

Na kraju, ali ne i najmanje važno: Sa strane kućišta koja nema rupu za cijev i USB priključak, malo izbrusite površinu kako biste je ogrubili, u području na koje želite montirati montažni dio. Učinite isto s dnom montažnog komada, zatim ga razmažite ljepilom i čvrsto pričvrstite na kućište. Nakon što se postavi, možete odrezati višak malim nožem kako biste mu dali profesionalniji izgled. (Haha)

Korak 11: Postavljanje i uporaba

Sada kada ste spremni za korištenje uređaja, evo nekoliko savjeta za postavljanje.

Allenova soba ima televizor s velikim ekranom s HDMI ulazom koji se nalazi na zidu preko puta njegove sobe od kreveta. Njegovo smo prijenosno računalo postavili na komodu ispod ekrana i povezali ga. Ako ovo postavite u prostoriji, pronađite nešto malo duže od 15 stopa. Mislili smo da će biti dovoljno, ali nije bilo toliko opušteno koliko bih želio.

Da bismo držali uređaj, kupili smo ovu ruku na Amazonu, za 19,50 USD. To je fleksibilna ruka od 25 dizajnirana za držanje web kamere ili GoPro -a sa stezaljkom koja odlično funkcionira za pričvršćivanje na stolnu ploču ili krevet. Na sebi ima nosač u stilu GoPro, za koji smo dizajnirali naš montažni komad za sigurno pričvršćivanje.

Kad smo ga prvi donijeli Allenu, bio sam iznenađen što je zapravo potrebno promijeniti. Što se tiče uređaja, samo je htio da malo usporimo kursor, što sam od tada i učinio. Međutim, ono što je doista želio bila je još glasovna kontrola za njegovo računalo, kako bi se što je moguće više eliminirala uporaba zaslonske tipkovnice. Sip-n-puff se može koristiti u kombinaciji s nekim alatima za pristupačnost na računalu kako bi se povećala učinkovitost. Popis svega što smo učinili za njegovo računalo nalazi se u nastavku:

• Postavite Cortanu da u svakom trenutku odgovori na "Hej Cortana".
• Instalirala je zaslonsku tipkovnicu i dodala prečac na radnu površinu.
• Napravio je skriptu s AutoHotKeyom za otvaranje alata za diktiranje Windowsa 10 (Win/H).
• Instaliran Firefox i Adblock i AdBlockPlus. (Cortana i dalje koristi Edge, nažalost, ali dobivate ono što dobijete)
• GUI, ikone i tekst su smanjeni na 125%
• Instaliran je dodatak u Firefoxu za omogućavanje glasovnog pretraživanja pritiskom na gumb (na web lokacijama poput Googlea)
• Instalirao je CCleaner kako bi pokušao natjerati svoje računalo da radi brže (vjerojatno nije potrebno, ali njegovo je prijenosno računalo bilo niskobudžetni model i još uvijek je prilično sporo. Uspio sam ga malo ubrzati.)

Mislim da će on najviše koristiti Cortanu glasovnu pretragu, pa će većina Firefoxovih značajki ostati neiskorištena. Već je imao google dom i Alexa, pa bi se trebao prilično brzo naviknuti na Cortanu.

Još jedna dobra stvar koju trebate učiniti je ispisati korisnički priručnik (koji se nalazi na GitHubu, naravno) i ostaviti ga uz uređaj tako da sve medicinske sestre mogu znati odvojiti nastavak za usta, te podsjetiti korisnika kako ga koristiti, ako potrebno.

Još jedna stvar: Uz sve pukotine i rupe u 3D ispisanom dijelu, skupljat će bakterije ako se o njima ne brine na odgovarajući način. U korisničkom priručniku preporučujemo izradu dodatnih nastavaka za usta i njihovo pranje barem jednom tjedno u perilici posuđa ili sterilizaciju u kipućoj vodi. To će im pomoći da budu čisti!

Korak 12: Završeno

Nadamo se da ste do sada već dobili gotov, radni Sip-N-Puff miš i da će netko moći koristiti računalo!

Ako ne, uvijek sam tu da vam pomognem i volio bih čuti o bilo kakvim problemima ili povratnim informacijama koje imate.

Druga slika: Ovo je poboljšana verzija 'Supa koja rješava zabrinutost zbog bakterija. Sadrži filtar za dah i usnik od nehrđajućeg čelika. Usnik se može sterilizirati, a filteri za dah zamijeniti kako bi se osiguralo da bakterije ne mogu ući u uređaj i da ne rastu na nastavku za usta.

Želite kupiti 'Sup?

Nemam internetsku trgovinu, ali rado ću sastaviti poboljšani 'Sup for you!

Da biste kupili 'Sup, možete me kontaktirati na Jacobtimothyfield (a) gmail (dot com).

Cijena: Ako ne možete čekati 3-4 mjeseca, cijena će biti oko 120 USD, uključujući dostavu, 15-metarski USB kabel i držač za montažu. (Čeka se jer ja nabavljam dijelove iz Kine, a dostava traje 1-3 mjeseca.)

Prva nagrada na natjecanju za mikrokontrolere