Руководство по ходьбе для улучшения мобильности людей с ослабленным зрением: 6 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

Цель руководства - разработать руководство по ходьбе, которое могло бы использоваться людьми с ограниченными возможностями, особенно с ослабленным зрением. Инструктаж предназначен для исследования того, как можно эффективно использовать руководство по ходьбе, чтобы можно было сформулировать требования к дизайну для разработки этого руководства по ходьбе. Для достижения цели данное руководство преследует следующие конкретные цели.

• Разработать и реализовать прототип очка для слабовидящих людей.
• Разработать руководство по ходьбе, чтобы уменьшить столкновение с препятствиями для людей с ослабленным зрением.
• Разработать метод обнаружения выбоин на дорожном покрытии.

В пешеходной направляющей используются три датчика измерения расстояния (ультразвуковой датчик) для обнаружения препятствия в каждом направлении, включая переднее, левое и правое. Кроме того, система обнаруживает выбоины на поверхности дороги с помощью датчика и сверточной нейронной сети (CNN). Общая стоимость разработанного нами прототипа составляет около 140 долларов, а вес - около 360 г, включая все электронные компоненты. Для прототипа используются компоненты, напечатанные на 3D-принтере, raspberry pi, камера raspberry pi, ультразвуковой датчик и т. Д.

Шаг 1. Необходимые материалы

• Детали, напечатанные на 3D-принтере

  1. 1 x левый висок, напечатанный на 3D-принтере
  2. 1 x правый храм, напечатанный на 3D-принтере
  3. 1 x основная рама, напечатанная на 3D-принтере

• Электроника и механические детали

  1. 04 x Ультразвуковой датчик (HC-SR04)
  2. Raspberry Pi B + (https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-3-model-b-plus/)
  3. Камера Raspberry Pi (https://www.raspberrypi.org/products/camera-module-v2/) Литий-ионный аккумулятор
  4. Провода
  5. Наушники

• Инструменты

  1. Горячий клей
  2. Резиновый ремень (https://www.amazon.com/Belts-Rubber-Power-Transmis…

Шаг 2: детали, напечатанные на 3D-принтере

Прототип очка моделируется в SolidWorks (3D-модель) с учетом размеров каждого электронного компонента. При моделировании передний ультразвуковой датчик располагается в очках для обнаружения только передних препятствий, левый и правый ультразвуковые датчики устанавливаются под углом 45 градусов от центральной точки очков, чтобы обнаруживать препятствия в пределах плеча и руки пользователя; другой ультразвуковой датчик расположен напротив земли и предназначен для обнаружения выбоин. Камера Rpi расположена в центре зрелища. Кроме того, правый и левый дужки очка предназначены для размещения raspberry pi и батареи соответственно. SolidWorks и детали, напечатанные на 3D-принтере, показаны с разных ракурсов.

Мы использовали 3D-принтер для создания 3D-модели спектакля. 3D-принтер может разработать прототип до максимального размера 34,2 x 50,5 x 68,8 (Д x Ш x В) см. Помимо этого, материалом, который используется для разработки модели очков, является нить из полимолочной кислоты (PLA), которую легко получить и она невысока. Все части очков производятся на собственном производстве, и процесс сборки может быть легко осуществлен. Для создания модели очков требуется примерно 254 г PLA с материалом основы.

Шаг 3: Сборка компонентов

Все компоненты собраны.

1. Вставьте Raspberry Pi в правый храм, напечатанный на 3D-принтере.
2. Вставьте батарею в левую дужку, напечатанную на 3D-принтере.
3. Вставьте камеру в переднюю часть основной рамы, где сделано отверстие для камеры.
4. Вставьте ультразвуковой датчик в указанное отверстие.

Шаг 4: Подключение оборудования

Подключение каждого компонента сопоставлено с raspberry pi и показано, что триггерный и эхо-вывод переднего датчика соединены с контактами GPIO8 и GPIO7 на raspberry pi. GPIO14 и GPIO15 соединяют триггерный и эхосигнал датчика обнаружения выбоин. Аккумулятор и наушники подключены к разъему Micro USB и аудиоразъему raspberry pi.

Шаг 5. Пользовательский прототип

Слепой ребенок носит прототип и чувствует себя счастливым, гуляя по окружающей среде, не сталкиваясь с препятствиями. В целом система дает хорошие впечатления при тестировании с людьми с ослабленным зрением.

Шаг 6: Заключение и план на будущее

Основная цель этого руководства - разработать руководство по ходьбе, которое поможет людям с ослабленным зрением самостоятельно ориентироваться в окружающей среде. Система обнаружения препятствий направлена на то, чтобы указать на наличие препятствий вокруг в направлениях вперед, влево и вправо. Система обнаружения выбоин обнаруживает выбоины на поверхности дороги. Ультразвуковой датчик и камера Rpi используются для захвата реальной окружающей среды разработанного гида. Расстояние между препятствием и пользователем рассчитывается на основе анализа данных с ультразвуковых датчиков. Изображения выбоин сначала обучаются с использованием сверточной нейронной сети, и выбоины обнаруживаются путем захвата одного изображения каждый раз. Затем был успешно разработан прототип прогулочного гида весом около 360 г, включая все электронные компоненты. Оповещение пользователей о наличии препятствий и выбоин обеспечивается звуковыми сигналами через наушники.

Основываясь на теоретической и экспериментальной работе, проведенной во время этого инструктажа, рекомендуется провести дальнейшие исследования для повышения эффективности пешеходного гида, обратив внимание на следующие моменты.

• Разработанная пешеходная направляющая стала немного громоздкой из-за использования нескольких электронных компонентов. Например, используется raspberry pi, но здесь не используются все функции raspberry pi. Следовательно, разработка специализированной интегральной схемы (ASIC) с функциями разработанного пешеходного маршрута может уменьшить размер, вес и стоимость прототипа.
• В реальных условиях люди с ослабленным зрением сталкиваются с некоторыми серьезными препятствиями, такими как неровности на поверхности дороги, положение лестниц, ровность поверхности дороги, вода на поверхности дороги и т. Д. Однако разработанное руководство по ходьбе обнаруживает только выбоины на дороге. поверхность. Таким образом, улучшение руководства по ходьбе с учетом других критических препятствий может способствовать дальнейшим исследованиям помощи людям с ослабленным зрением.
• Система может обнаруживать наличие препятствий, но не может классифицировать препятствия, которые важны для людей с ослабленным зрением при навигации. Семантическая пиксельная сегментация окружающей среды может способствовать классификации препятствий вокруг окружающей среды.