Teški ASD daljinski upravljač: 7 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Tijekom prvog magistra elektrotehničkog inženjerstva studenti imaju izazov stvoriti robota za projekt kolegija Mehatronika profesora Brama Vanderborghta. Kao tim od tri djevojčice odlučili smo iskoristiti priliku za rad s mladim odraslim osobama s teškim autizmom. "Napravi svoj izbor" predstavlja projekt u suradnji s Parhélie Brussels, privatnim institutom za djecu i odrasle koji su autistični, psihotični ili teški neurotičari. Cilj je stvoriti uređaj koji mladim odraslim osobama s teškim ASD -om (poremećaj spektra autizma) u dobi od 12 do 18 godina daje mogućnost komunikacije s računalima. Budući da mladi ne govore, uređaj bi im trebao pomoći i u interakciji s ljudima. Od sada skrbnici neće morati birati u ime mladih odraslih osoba, ali će mlade odrasle osobe moći samostalno donositi odluke. Glavni cilj je da sami mogu odabrati pjesmu ili večeru, prikazanu na računalnim ekranima.

Budući da je zanimljivo pružiti mogućnost ponovnog korištenja projekta u drugim budućim projektima, u obzir će se uzeti mogućnost produljenja. Kodiranje računalne aplikacije bit će izvedeno na takav način da se opcije izbora mogu proširiti prema želji.

Za dizajn je važno uzeti u obzir da se djeca lako ometaju, nemaju baš dobre motoričke sposobnosti i vjerojatno će pokušati uništiti uređaj. Dizajnirana je kutija u koju se sva elektronika može pohraniti. Kako bi se zaštitili od udara, baterija je spremljena u zasebnu kutiju, a elektroničke komponente lemljene su na PCB -u.

Korak 1: Prvi dizajn

Prije nego razmislite o elektroničkim komponentama za projekt, dobro je smisliti prvi dizajn kutije. Budući da elektronika mora stati u kutiju, ali kutija možda neće postati prevelika za korištenje kao daljinski upravljač, to je pokušaj i pogreška postupak za pronalaženje odgovarajućih dimenzija. Pomoću programa Autodesk Inventor Professional 2018 osmišljena je prva ideja. Na taj se način pri pretraživanju na internetu može uzeti u obzir predviđeni prostor za sve potrebne komponente.

Okvir će djelovati kao daljinski upravljač, s 3 gumba, za odabir između opcija prikazanih na ekranu računala. Dva vanjska gumba funkcionirat će kao kontrolni gumbi za prebacivanje između mladih odraslih osoba s teškim autizmom, od velike je važnosti da okvir ne bude previše složen i odvlači pažnju i uvijek zadrži istu konvenciju boja. Pomoću akcelerometra, lijevi RGB LED tipka uvijek će prikazivati plavu boju, a desna uvijek crvenu, bez obzira na to kako je daljinski upravljač orijentiran. Boje su vidljive cijelo vrijeme i nestat će na nekoliko sekundi ako pritisnete gumb. Istodobno s pritiskom gumba, piezobuzer će proizvesti zvuk, a motori s vibracijama dopustit će kutiji da vibrira u djetetovim rukama. Za povezivanje djelovanja gumba s računalnom aplikacijom, signali se šalju u aplikaciju putem Wi-Fi veze.

Završna kutija ima jednostavan, pravokutni oblik, opremljena s 3 rupe za gumbe (gornja kutija), 2 rupe (sprijeda i straga) za spajanje punjača baterija i Redbear Duo te 4 vrlo male rupe raspoređene s obje strane kako bi se jamčilo da zvuk piezobuzera je primjetan. Rubovi kutije su zaobljeni kako bi se spriječilo da mlade odrasle osobe mogu ozlijediti sebe ili druge.

Korak 2: Nabavite svoje komponente

Trebat će vam:

- 3D pisač (može se pristupiti u javnom FABlabu u Bruxellesu) Koristili smo pisače dostupne studentima elektromehanike na VUB -u.

- lemilica i lemljenje

- Colorfabb XT - prozirni materijal za 3D ispis Dostupno na:

- Redbear DuoInformacije: https://redbear.cc/duo Kupite na: https://www.antratek.com/redbear-duo Cijena: 30, 13 € Radni napon Redbear Duo je 3, 3 V. Druge električne komponente trebaju biti odabrani tako da mogu raditi na 3, 3 V.

- Zeleni (izborno) LED arkadni gumbInformacije: https://www.adafruit.com/product/3487Kupite na: https://www.sossolutions.nl/ Cijena: 4, 55 €

- 2 RGB LED gumba (otpornici koji se koriste za povezivanje na PCB-u) Kupite na: https://www.aliexpress.com/item/ONPOW-22mm…Cijena: 18 €

-Accelerometer ADXL345 Informacije: https://www.sparkfun.com/products/9836Kupite na: https://www.antratek.nl/tri-axis-adxl345-breakoutCijena: 21,75 € Ovo je digitalni troosni akcelerometar koji ne koristi puno energije. Želimo da baterija traje što dulje.

-Li-IonBattery 1200 mAhInformacije: https://www.adafruit.com/product/258 Kupite na: https://www.kiwi-electronics.nl/lithium-ion-polym…Cijena: 11 €, 95A Li-ion baterija je odabrana, iako ovo nije najsigurnija vrsta baterije, jer se daljinski upravljač mora puniti putem mikro-USB-a. Inače, njegovatelji uvijek moraju otvoriti kutiju kako bi zamijenili baterije.

-Punjač baterijaInformacije: https://www.adafruit.com/product/259 Kupite na: https://www.kiwi-electronics.nl/usb-li-ion-lipoly…Cijena: 14,90 €

- PiezobuzzerInformacije: https://www.adafruit.com/product/1739 Kupujte na: https://www.adafruit.com/product/1739 Cijena: 1, 25 €

-2 vibracijska motora (spojeni zajedno s otpornikom i tranzistorom) Podaci: https://www.adafruit.com/product/1201 Kupite na: https://www.kiwi-electronics.nl/vibrating-mini-mo…: 2, 50 €

- Tiskana ploča (PCB) za podešavanje električnih komponenti

- Otpornici 4 otpornika od 150 Ohma (2 za svaki RGB arkadni gumb) 2 otpornika od 4,7 kOhm (za akcelerometar) 3 otpornika od 10 kOhm (1 za svaki gumb) 1 otpornik od 100 Ohma (za vibracijske motore) 1 tranzistor PN2222 (za vibracijske motore)

- Vijci 2 vijka M2, 5x8 za ploču sastavnih dijelova 5 vijaka M3x8 za dno kutije (4) i dno kutije za bateriju (1) 4 vijka M2, 5x8 za dno kutija za vibracije (2 za svaku kutiju)

Za programski dio za programiranje aplikacije korištena je Java u Eclipse. Redbear Duo programiran je pomoću Arduino IDE -a.

Korak 3: Lemljenje elektroničkih komponenti na PCB -u

Za lemljenje svih komponenti na PCB ploču potrebno je poznavati veze s Redbear Duo. Ove se veze mogu vizualizirati na prvoj slici. Sve komponente korištene u projektu spojene su na ulazno/izlazne pinove Redbear Duo. Za povezivanje gumba i vibracijskih motora potrebni su otpornici i tranzistori. Ovi se dijelovi mogu prikazati na ostale 3 slike. Da biste znali koji se otpornici i tranzistori koriste i gdje su postavljeni, na ovim slikama je navedena shema i dodatne napomene.

Napomena: Portovi navedeni na slikama koriste se u projektu. Moguće je odabrati različite priključke. Moraju se uzeti u obzir samo neka ograničenja: SDA i SCL portovi akcelerometra moraju biti povezani na pin D0 i pin D1 Redbear Duo. Motore zujalice i vibracije potrebno je spojiti na PWM pin.

Vodič za spajanje mjerača ubrzanja nalazi se na web stranici Sparkfun. Komunikacija koja se koristi je I2C.

Korak 4: Daljinski upravljač za 3D ispis

Nakon što se dizajn poboljša, kutija se može 3D ispisati. Za konačni proizvod potrebno je ispisati 5 različitih dijelova:- dno kutije- oblik kutije- ploču za pričvršćivanje kutije za baterije- ploče za pričvršćivanje kutija za vibracije (2)

Prototip je dizajniran pomoću Ultimaker 2 3D pisača. Materijal koji se koristi za sve komponente je ColorFabb XT.

Korak 5: Programirajte Redbear Duo

Dok se dizajn kutije poboljšava i ispisuje, mikro kontroler se može programirati.

Većina ulazno/izlaznih pinova koji se koriste za spajanje komponenti na Redbear Duo već je objašnjena u koraku 3. Ostatak se može pronaći u kodu.

Kao što je već spomenuto, boje vanjskih gumba potrebno je prilagoditi ovisno o orijentaciji kutije. Zbog toga se koristi akcelerometar. U kodu se boja mijenja kada je x-koordinata mjerača ubrzanja veća od 50. To ovisi o načinu postavljanja mjerača ubrzanja u okvir. Obavezno provjerite vrijednost x-koordinate u svom uređaju i po potrebi prilagodite kôd. Knjižnica potrebna za čitanje vrijednosti akcelerometra može se pronaći na web stranici Sparkfuna spomenutom u koraku 3.

Za uštedu baterije kada se uređaj ne koristi, Wi-Fi i LED svjetla mogu se isključiti. Kad se kutija postavi na desnu stranu i pritisnu vanjski gumb, kutija se isključuje. Da biste probudili okvir, potrebno je pritisnuti vanjske gumbe (orijentacija nije bitna za ovu radnju). Za ovaj korak, najbolje je provjeriti vrijednost y-koordinate kad je okvir postavljen s desne strane i prilagoditi je ako je potrebno.

Korak 6: Napravite aplikaciju

Kako bi daljinski upravljač bio jednostavan za upotrebu, stvorena je aplikacija u Javi. Aplikacija može komunicirati s daljinskim putem putem WiFi veze. Koristeći primljene informacije s daljinskog upravljača, aplikacija će se pomicati kroz opcije i na ovaj način birati slike ili svirati pjesme. Budući da se program mora proširiti, mogu se dodati nazivi i kategorije.

Na prvom panelu potrebno je odabrati ime mlade odrasle osobe koja će koristiti daljinski upravljač. Korištenjem tekstualnog polja i gumba na dnu ploče nazivi se mogu dodavati ili brisati.

Nakon odabira imena mlade odrasle osobe potrebno je odabrati kategoriju. Ako je odabrana kategorija 'Glazba', pjesma će se reproducirati kada se potvrdi izbor.

Posljednji zaslon jedini je zaslon koji će vidjeti mlada odrasla osoba, a ovo je ujedno i jedini panel kojim se može upravljati daljinskim upravljačem. Po slikama se možete pomicati lijevo ili desno. Ako se izbor potvrdi pritiskom na srednju tipku na daljinskom upravljaču, oko slike će se pojaviti zeleni okvir. U ovom trenutku nije moguće pomicati se do različitih opcija. Ponovnim pritiskom na gumb za potvrdu odabir se poništava.

Prozori "Dodaj datoteku" i "Izbriši datoteku" mogu se koristiti za dodavanje i brisanje slika. Prilikom dodavanja datoteka u kategoriju Glazba potrebno je slijediti dva koraka. U prvom skočnom prozoru može se odabrati slika koja se mora prikazati na ekranu. U drugom skočnom prozoru potrebno je odabrati pjesmu povezanu sa ovom slikom. Odabrana pjesma mora biti u mp3 formatu.

Da biste izbrisali datoteku, naziv slike mora biti odabran na popisu koji će se pojaviti pritiskom na gumb "Izbriši datoteku".

Korak 7: Sastavite kutiju

Kao posljednji korak, kutiju je potrebno sastaviti. - Za dodatnu čvrstoću kutije, s unutarnje strane između gumba koristi se pjena. Imajte na umu da i žice gumba trebaju malo prostora!- Baterija se stavlja u kutiju za bateriju i pričvršćuje bateriju. - Vibracijski motori opremljeni su tankim slojem ljepila koji se može koristiti za njihovo učvršćivanje unutar kutija motora za vibracije. Budući da su kutije male, ravnalom ili malim predmetom može se malo bolje pritisnuti motor sa strana kutije. Kad su motori fiksirani, kutije se također mogu zatvoriti pomoću pričvršćivača i vijaka. - Žice s gumba i vibracijskih motora spojene su na tiskanu ploču.- PCB se može spojiti s 3D ispisanim bočnim stupovima pomoću vijaka. Montaža tiskane ploče mora biti izvedena na takav način da su Redbear Duo i punjač za baterije pravilno smješteni u kutiji (u blizini rupa).- Konačno, dno kutije montirano je na stupove u uglovima pomoću vijaka.

Čestitamo! Kad ste došli do kraja ovog koraka, uspjeli ste prepraviti daljinski upravljač za mlade odrasle osobe s teškim autizmom. U ovoj fazi projekta preporučuje se testiranje radi li sve kako želite. Sretno i zabavite se!