Отслеживание движения человеческого глаза: 6 шагов

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:04

Этот проект направлен на то, чтобы уловить движение человеческого глаза и отобразить его движение с помощью набора светодиодных ламп, которые расположены в форме глаза. Этот тип проекта потенциально может иметь множество применений в области робототехники и, в частности, гуманоидов. Например, человек может проецировать взгляд на лицо робота, который взаимодействует с другими людьми с любой целью. Это может придать роботу более естественный вид, поскольку глаза имитируют чье-то реальное движение глаз. Этот проект предполагает отображение только одного человеческого глаза на светодиодном глазу, поэтому я очень рад узнать, какие еще идеи есть у людей для дальнейшего продвижения этого проекта.

Запасы

1. Плата Arduino Uno (не забудьте купить USB-кабель для подключения к компьютеру)

store.arduino.cc/usa/arduino-uno-rev3

2. Макетная плата (не нужна очень большая; упрощает подключение проводов)

www.pololu.com/product/351

3. Надстройка Adafruit LiIon / LiPoly Backpack для Pro Trinket / ItsyBitsy и батареи 3,7 В

www.adafruit.com/product/2124

4. Светодиодная лента NeoPixel (купите полную катушку)

www.adafruit.com/product/1138?length=4

5. Датчик отражения QTR-1A.

www.pololu.com/product/2458

6. Пакет проводов: папа / папа (упрощает подключение компонентов)

www.adafruit.com/product/759

7. Любая оправа для очков (очки, солнцезащитные очки и т. Д. См. Изображения для справки).

Шаг 1: Разместите и подключите светодиоды в форме глаза

Основываясь на изображениях, прикрепленных к этому шагу, подключите светодиоды в указанном порядке. Светодиоды можно положить на поверхность или прикрепить скотчем к сферическому объекту, чтобы лучше отображать реальное глазное яблоко.

Шаг 2: напишите код Arduino и загрузите его на плату

Прикрепленный файл для этого шага содержит весь код, необходимый для отображения движения глаз на светодиодах. В код включены две библиотеки, и их можно найти по ссылкам на Github ниже. Поиграйте с кодом и посмотрите, какие еще интересные функции можно внедрить. После завершения кода убедитесь, что он компилируется, а затем загрузите его на плату Arduino Uno.

QTRsensors.h:

Adafruit_NeoPixel.h:

Пояснение к коду:

Когда диафрагма приближается к одному датчику, отраженный свет уменьшается, а значение датчика увеличивается. И наоборот, когда диафрагма удаляется, отраженный свет увеличивается, а значение датчика фотоотражателя уменьшается. Движение зрачка светодиодного глазного яблока вправо и влево определяет увеличение и уменьшение одного значения датчика и контролирует его. При мигании значения обоих датчиков уменьшаются, поэтому, если значения двух датчиков уменьшаются одновременно, веки светодиодного глазного яблока опускаются.

Шаг 3: Подключите датчики / компоненты

На основе прикрепленного изображения подключите каждый компонент к плате Arduino Uno. Для упрощения соединений можно использовать макетную плату, но это не обязательно. Припаивание проводов к компонентам тоже работает.

Шаг 4: прикрепите датчики / провода к очкам

Два датчика QTR-1A размещаются на расстоянии примерно ширины глаза на одной из линз очков. Это единственная часть оборудования, которая должна быть в этом месте. Остальное можно прикрепить к очкам по своему желанию. Только помните, что датчики необходимо размещать на линзе перед глазом. Могут потребоваться некоторые незначительные позиционные корректировки в зависимости от того, насколько структуры лица разных людей подходят к очкам.

Шаг 5: видеопрезентация проекта

Это видео с моей презентации проекта на уроке гуманоидов в Университете Карнеги-Меллона. В видео я рассказываю о вдохновении и целях проекта. Кроме того, я объясняю детали того, как должен быть завершен проект, а также объясняю часть кода Arduino. Я также показываю, каким должен быть окончательный результат проекта, ближе к концу видео.

Шаг 6: Как улучшить мои результаты

Если вы ищете настоящую проблему, я настоятельно рекомендую взять этот проект и попробовать что-нибудь немного другое, чтобы улучшить / добавить к нему. Этот проект - отличная отправная точка для более амбициозных и сложных проектных идей. Для людей, которые заинтересованы в том, чтобы вывести этот проект на новый уровень, я подумал о нескольких способах сделать это. Я перечислю эти идеи ниже:

1. Продублируйте этот проект на другой объектив, чтобы оба человеческих глазных яблока отображались на двух наборах светодиодов.

2. Дополним идею №1, но затем придумаем способ проецировать движение рта на светодиоды.

3. Добавляем к идее №2, но затем выясняем, как проецировать все лицо на набор светодиодов (глаза, рот, нос, брови).

4. Найдите другую часть человеческого тела, движение которой можно определить и затем отобразить на светодиодах (движение руки, движение руки и т. Д.)