Teški ASD daljinski upravljač: 7 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Tokom prvog magistra elektro-mašinskog inženjerstva, studenti imaju izazov da stvore robota za projekat kursa Mehatronika profesora Brama Vanderborghta. Kao tim od tri djevojčice, odlučili smo iskoristiti priliku za rad s mladim 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 sa računarima. 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 izabrati pjesmu ili večeru, prikazanu na ekranima računara.

Budući da je zanimljivo pružiti mogućnost ponovnog korištenja projekta u drugim budućim projektima, u obzir će se uzeti mogućnost produženja. 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 su lemljene na PCB -u.

Korak 1: Prvi dizajn

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

Okvir će djelovati kao daljinski, sa 3 tipke, za odabir između opcija prikazanih na ekranu računara. 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 dugme će uvijek prikazivati plavu boju, a desno uvijek crvenu boju, bez obzira na to kako je daljinski upravljač orijentiran. Boje su vidljive cijelo vrijeme i nestat će na nekoliko sekundi ako pritisnete dugme. Istovremeno s pritiskom na gumb, piezobuzer će proizvesti zvuk, a motori za vibracije pustit će kutiju da vibrira u djetetovim rukama. Za povezivanje djelovanja gumba s računarskom 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 garantiralo zvuk piezobuzera je primjetan. Rubovi kutije su zaobljeni kako bi se spriječilo da mladi odrasli povrijede sebe ili druge.

Korak 2: Nabavite svoje komponente

Trebat će vam:

- 3D štampač (može se pristupiti u javnom FABlab Brussels) Koristili smo štampače dostupne studentima elektrotehnike na VUB -u.

- lemilica i lemljenje

- Colorfabb XT - čist materijal za 3D štampanje 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.

- Zeleno (opcionalno) LED arkadno dugmeInformacije: https://www.adafruit.com/product/3487Kupite na: https://www.sossolutions.nl/ Cijena: 4, 55 €

- 2 RGB LED dugmeta (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 troši mnogo energije. Želimo da baterija traje što je moguće duže.

-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 izabrana je baterija, iako ovo nije najsigurniji tip 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 motora za vibracije (povezani zajedno s otpornikom i tranzistorima) Podaci: https://www.adafruit.com/product/1201 Kupite na: https://www.kiwi-electronics.nl/vibrating-mini-mo…: 2, 50 €

- Štampana ploča (PCB) za podešavanje električnih komponenti

- Otpornici 4 otpornika od 150 Ohma (2 za svako RGB arkadno dugme) 2 otpornika od 4,7 kOhm (za akcelerometar) 3 otpornika od 10 kOhm (1 za svako dugme) 1 otpornik od 100 Ohma (za vibracione motore) 1 tranzistor PN2222 (za vibracione motore)

- vijci 2 vijka M2, 5x8 za ploču komponenti 5 vijci M3x8 za dno kutije (4) i dno kutije za baterije (1) 4 vijka M2, 5x8 za dno kutija za vibracije (2 za svaku kutiju)

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

Korak 3: Lemite elektroničke komponente na PCB -u

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

Napomena: Portovi navedeni na slikama koriste se u projektu. Moguće je izabrati različite portove. Potrebno je uzeti u obzir samo neka ograničenja: SDA i SCL portovi akcelerometra moraju biti povezani na pin D0 i pin D1 Redbear Duo -a. Zujalica i motori vibracija moraju biti povezani na PWM pin.

Vodič za spajanje akcelerometra možete pronaći na web stranici Sparkfun. Komunikacija koja se koristi je I2C.

Korak 4: Daljinski upravljač za 3D štampanje

Kada se dizajn poboljša, kutija se može 3D štampati. Za konačni proizvod potrebno je odštampati 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 štampača. Materijal koji se koristi za sve komponente je ColorFabb XT.

Korak 5: Programirajte Redbear Duo

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

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

Kao što je već spomenuto, boje vanjskih tipki potrebno je prilagoditi ovisno o orijentaciji kutije. Zbog toga se koristi akcelerometar. U kodu se boja mijenja kada je x-koordinata akcelerometra veća od 50. To ovisi o načinu na koji je akcelerometar postavljen u okvir. Obavezno provjerite vrijednost x-koordinate u svom uređaju i prilagodite kôd ako je potrebno. Biblioteka potrebna za očitavanje vrijednosti akcelerometra može se pronaći na web stranici Sparkfun -a spomenutom u koraku 3.

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

Korak 6: Napravite aplikaciju

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

Na prvom panelu mora se izabrati ime mlade odrasle osobe koja će koristiti daljinski upravljač. Korištenjem tekstualnog polja i gumba na dnu ploče, imena se mogu dodavati ili brisati.

Nakon odabira imena mlade odrasle osobe, mora se izabrati kategorija. Ako je odabrana kategorija 'Music', pjesma će se reproducirati kada se potvrdi izbor.

Posljednji ekran je jedini ekran 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 srednje dugme 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 Muzika, morate slijediti dva koraka. U prvom skočnom prozoru može se izabrati slika koja se mora prikazati na ekranu. U drugom skočnom prozoru potrebno je odabrati pjesmu koja se odnosi na ovu sliku. Odabrana pjesma mora biti u mp3 formatu.

Da biste izbrisali datoteku, naziv slike mora biti izabran na listi koja će se pojaviti pritiskom na dugme "Izbriši datoteku".

Korak 7: Sastavite kutiju

Kao posljednji korak, kutiju je potrebno sastaviti. - Za dodatnu snagu kutije, s unutrašnje strane gumba koristi se pjena. Imajte na umu da i žicama tipki treba malo prostora!- Baterija je stavljena u kutiju za bateriju i pričvršćena je za pričvršćivanje baterije. - 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 dugmadi i vibracijskih motora spojene su na PCB.- PCB se može spojiti na 3D štampane bočne stubove pomoću vijaka. Montaža PCB-a mora biti izvedena na takav način da su Redbear Duo i punjač za baterije pravilno smješteni u kutiji (blizu rupa).- Konačno, dno kutije je montirano na stubove 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!