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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

U proljeće 2017. porodica 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 izvršili neko kratko istraživanje i odlučili da Alenu napravimo "Sip-n-puff", u kombinaciji sa džojstikom, kako bi mu omogućili pristup istim funkcijama kao i običan miš.

Sip-n-puff je ulazni uređaj koji unosi korisnički unos 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 džojstik/sip-n-puff kombinacije nisu previše neuobičajene-ali kupovina 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 ovoj tabli ću vam pokazati kako da ga napravite 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 vam ga napraviti. Detalji se nalaze na kraju uputstva.

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

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

Ažuriranje: Hvala svima koji su glasali za ovaj projekt! Izuzetno sam sretan što sam pobijedio na svom prvom takmičenju za instruktore i dobro sam iskoristio Amazon poklon karticu- alati koje sam kupio trebali bi mi omogućiti da u većim količinama donosim kvalitetniji sadržaj.

Još jedna stvar: bio sam ugodno iznenađen 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 takođe nedavno pomenut 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 porodici što su me odvezli u Denver (gdje živi Allen) i platili sve osim 3D štampača. Zaista je pomoglo da se razvoj ubrza i da se napravi SUP u kratkom vremenu!

Dodatne zasluge pripadaju i Felixu za većinu 3D dizajna.

Konačno, zahvaljujemo se Alenu što nam je mogao pomoći, koji nam je dopustio da napadnemo i pitamo ga kako mu se sviđa naš prototip koji je obložen kamenom.

Korak 1: Alati, dijelovi i materijali

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

Dijelovi:

• Arduino Pro Micro (Konkretno Pro Micro, sa USB priključkom i ATmega32u4)
• MPXV7002DP senzor pritiska sa probojnom pločom
• Modul džojstika
• Silikonske cijevi za hranu, 1/8 ID sa 1/4 OD, oko 6"
• 3D štampani delovi, vrednosti <= 72 grama
• Žice (koristio sam DuPont žensko-ženske žice, a zatim odrezao krajeve)

Alati:

• Lemilica (Ovo pegla od 30 W na Amazonu odlično funkcionira)
• Pištolj za vruće ljepilo (visoka temperatura)
• 3D štampač (ili štampanje stvari putem usluge 3D štampanja)
• Ostalo alati poput kliješta, odvijača s ravnom glavom, brusnog papira, oštrog malog noža s tankim oštricama, škare za žice

Materijali:

• Normalni PLA filament (koristio sam Hatchbox crni PLA)
• Fleksibilna vlakna, poput TPU -a ili NinjaFlex -a (Moj pisač je isporučen s malom rolnom zelenog TPU -a. Alternativno, možete promijeniti dio usnika tako da prihvati cijevi manjeg promjera, a zatim nabavite cijev od 2,5 mm za identifikaciju koja odgovara senzoru)

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

Imajte na umu da su linkovi ovdje 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 štampanje stvari

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

Ako nemate 3D štampač, postoji mnogo usluga 3D štampanja koje možete 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, koji mi je dobro funkcionirao i ima sjajnu internetsku zajednicu.

Kućište i okvir:

Štampajte sa nosačima "svuda", na visini sloja 0,1-0,2 mm. Koristio sam "grid" vrstu podrške, ali "linije" je možda lakše ukloniti

GoProClip i FacePlate:

Štampajte normalno, bez oslonaca, visina sloja 0,1-0,2 mm

TubingAdapter:

1. Za štampanje u fleksibilnoj niti
2. Visina sloja 0,1
3. Povlačenje ISKLJUČENO
4. No support

Korak 3: Štampanje i žarenje usta

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

Ako želite biti naučni, odštampajte AnnealingTestr.stl i izmjerite ga prije i nakon žarenja kako biste utvrdili tačan postotak koji se smanjio/povećao i na kojoj osi. Obično se očekuje oko 5% skupljanja na osi X i Y ', te rast od oko 2% na osi Z. Sa našom Hatchbox black PLA i konvekcijskom pećnicom uspjeli smo skupiti oko 2% skupljanja na X i Y i 1% rast na osi Z.

Međutim, budući da je ovaj komad zaista dizajniran samo da se umjereno dobro uklopi na joystick, ne morate biti previše precizni. Koristeći naše vrijednosti za Hatchbox black PLA, evo procesa 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. Štampajte sa obodom, plus podržava "dodirnu ploču za izradu".
3. Napunite 100% (tako da voda neće prodrijeti u njega)
4. Normalna brzina štampe, visina sloja 0,1 mm
5. (Ako imate grijani krevet, postavite ga na 50C)
6. Hotend na 220C.

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

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

Proces 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. Sačekajte da se pećnica zagrije, a zatim stavite komade na nešto što će ih spriječiti da propadnu.
3. Postavite tajmer na sat vremena, a zatim ga ostavite. Ne otvarajte pećnicu da biste je provjerili jer učinak hlađenja može poremetiti proces žarenja.
4. Nakon što odstoji sat vremena, isključite pećnicu i ostavite komad unutra da se ohladi s pećnicom. 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 odštampali dijelove okvira i kućišta sa 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 pazite 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 je najbolje raditi po ivicama s malom oštricom noža, zatim ih pokušati probušiti i izvući bočno. Biće potrebno malo truda, 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 štampanih dijelova.

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

Usnik bi trebao biti sposoban za postavljanje s malom snagom, ali se ne smije skinuti previše lako. Ovo je dobar trenutak 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 provučete koliko god možete, a zatim uvijte cijev dok je gurate unutra, kako bi dobro sjela na donju ivicu rupe u adapteru.

Napomena: Na slikama koristim modul džojstika na koji sam već lemio žice- Međutim, normalni modul džojstika bi trebao odgovarati.

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 odsečem što je više moguće, a zatim zagrijem svaki pin iglom za lemljenje i dodirnem PCB da bi ispao.

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

Korak 7: Shema

Sada kada 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 pregledati šta sve ide:

Proboj senzora pritiska:

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

Modul džojstika:

• "GND" ide do jednog 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 bi trebao postojati i 10K otpornik za podizanje. Međutim, trenutni kôd ga ne koristi, pa bi ga bilo teže koristiti, pa …)

Korak 8: Spajajte 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 šta mislim.

Počnite tako što ćete skinuti i pokositi krajeve svih žica s joysticka, ako to već niste učinili. Zatim, na osnovu 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 pritiska, prvo ćete htjeti utvrditi koje su žice. Pod pretpostavkom da imate okvir okrenut s joystickom usmjerenim direktno 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 sa joystick -a na pin 2 na Arduinu, tik uz pin GND.

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

Korak 9: Otpremite program i testirajte

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

Ako nemate Arduino IDE, morat ćete ga preuzeti sa službene web stranice Arduino, na Arduino.cc. Besplatno je, iako će 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". U istom izborniku, pod "Port", odaberite sve što je dostupno, trebalo bi izgledati poput "COM12 (Arduino/Genuino Micro)". Ako se ne pojavi, možda ćete morati pričekati dok OS instalira upravljačke programe, ali to bi trebalo učiniti automatski.

Pritisnite dugme za otpremanje (okruglo plavo dugme sa strelicom u gornjem lijevom kutu) ili pritisnite Ctrl/U (ili ekvivalentno) da biste otpremili program. Kad traka napretka na dnu nestane i kaže "Gotovo učitavanje", spremni ste za testiranje!

Za testiranje, prvo ponovo 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. Trebalo bi pomeriti miš na ekranu. Pokušajte jakim pritiskom ili gutljajem na lijevi/desni klik, a laganim gutljajima/navlačenjem za pomicanje gore ili dolje. Takođe možete pritisnuti snažan gutljaj ili puh da biste držali pritisnuto "dugme miša". Ako imate problema, zamislite nastavak za usta kao slamčicu. Umjesto da duvate ili udišete kroz njega, stvarate pritisak ustima, kao što biste to učinili slamkom.

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

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

(Napomena: Još jedan jednostavan način za pronalaženje linije je korištenje Ctrl/F. Ovo 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 ćete biti ponosni 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. Lijepimo ga na šipku koja odvaja mjesta gdje žice izlaze odozgo i odozdo.
2. Ako možete, pomaknite senzor pritiska malo unatrag, stavite mrvicu vrućeg ljepila u držač, a zatim ga gurnite prema naprijed preko mrlje. Dodajte još malo sa strane da biste ga pričvrstili 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. Ovo vjerojatno nije potrebno, jer ih više nećemo premještati, ali dobro je u slučaju da ikada bude izložen ekstremnim vibracijama …

Sada kada su svi dijelovi postavljeni, gurnite okvir u kućište. Prvo morate odvojiti cijevi. Sada, centrirajte prednju ploču preko Joystick modula, a zatim dodajte ljepilo na mjesta na kojima ona dodiruje okvir (Nije slučaj, jer ćete je kasnije možda htjeti izvući). Nakon što je postavljen, možete izvući okvir natrag, a zatim dodati još vrućeg ljepila uz stranice okvira gdje dodiruje prednju ploču, samo da biste ga ponovo 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 upotreba

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

Alenova soba ima TV sa velikim ekranom sa HDMI ulazom koji se nalazi na zidu preko puta njegove sobe od kreveta. Njegov laptop smo postavili na ormarić ispod ekrana i povezali ga. Ako ste ovo postavili u prostoriji, pronađite nešto 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 inča dizajnirana za držanje web kamere ili GoPro -a sa stezaljkom koja odlično funkcionira za pričvršćivanje na stol ili krevet. Na sebi ima nosač u stilu GoPro, za koji smo dizajnirali naš montažni komad za sigurno pričvršćivanje.

Kad smo ga prvi donijeli Alenu, bio sam iznenađen šta 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 zaista želio bila je još glasovna kontrola za njegov računar, kako bi se što je moguće više uklonila upotreba ekranske tastature. Sip-n-puff se može koristiti u kombinaciji s nekim alatima za pristupačnost na računaru kako bi se povećala efikasnost. Spisak svega što smo uradili za njegov računar nalazi se ispod:

• Podesite Cortanu da u svakom trenutku odgovori na "Hey Cortana".
• Instalirala je ekransku tastaturu i dodala prečicu na radnu površinu.
• Napravio je skriptu sa AutoHotKey -om za otvaranje Windowsovog alata za diktiranje 10 (Win/H).
• Instaliran Firefox i Adblock i AdBlockPlus. (Cortana i dalje koristi Edge, nažalost, ali dobivate ono što dobijete)
• Smanjiv GUI, ikone i tekst na 125%
• Instaliran je dodatak u Firefoxu za omogućavanje glasovnog pretraživanja pritiskom na dugme (na web lokacijama poput Googlea)
• Instalirao je CCleaner kako bi pokušao ubrzati rad računara (vjerovatno nije potrebno, ali njegov laptop je bio budžetski model niske klase i još uvijek je prilično spor. Uspio sam ga malo ubrzati.)

Mislim da će on na kraju najviše koristiti Cortaninu funkciju glasovnog pretraživanja, pa će možda većina Firefoxovih funkcija ostati neiskorištena. On je već imao google dom i Alexa, pa bi se trebao 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 znaju kako odvojiti nastavak za usta, te podsjetiti korisnika kako ga koristiti, ako potrebno.

Još jedna stvar: Sa svim pukotinama i rupama 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 najmanje 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 neko moći koristiti računar!

U suprotnom, 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 probleme vezane za bakterije. Sadrži filter za dah i nastavak od nehrđajućeg čelika. Usnik se može sterilizirati i zamijeniti filtere za dah 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 za vas!

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

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

Prva nagrada na takmičenju za mikrokontrolere