Пульт дистанционного управления для тяжелых случаев ASD: 7 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Во время 1-й магистерской программы по электромеханической инженерии студентам предлагается создать робота для проекта курса «Мехатроника» профессора Брэма Вандерборгта. В команде из трех девушек мы решили воспользоваться возможностью поработать с молодыми людьми с тяжелым аутизмом. «Сделай свой выбор» представляет собой проект в сотрудничестве с Пархели Брюссель, частным институтом для детей и взрослых, страдающих аутизмом, психотиками или тяжелыми невротиками. Цель состоит в том, чтобы создать устройство, которое дает молодым людям с тяжелыми формами РАС (расстройство аутистического спектра) в возрасте от 12 до 18 лет возможность общаться с компьютерами. Поскольку молодые люди не разговаривают, устройство должно помогать и им в общении с людьми. Отныне опекуны не должны будут выбирать от имени молодых людей, но молодые люди смогут принимать решения самостоятельно. Основная цель состоит в том, чтобы они могли сами выбрать песню или вариант ужина, отображаемые на экранах компьютеров.

Поскольку интересно предоставить возможность повторного использования проекта в других будущих проектах, возможность расширения будет принята во внимание. Кодирование компьютерного приложения будет выполнено таким образом, чтобы возможности выбора можно было расширить по желанию.

При проектировании важно учитывать, что дети легко отвлекаются, не обладают хорошей моторикой и, вероятно, попытаются разрушить устройство. Разработан ящик, внутри которого можно хранить всю электронику. Для защиты от ударов аккумулятор хранится в отдельном ящике, а электронные компоненты припаяны на печатной плате.

Шаг 1. Первый дизайн

Прежде чем думать об электронных компонентах для проекта, хорошо бы придумать первый дизайн коробки. Поскольку электроника должна помещаться внутри коробки, но коробка может не стать слишком большой для использования в качестве пульта дистанционного управления, это метод проб и ошибок. процесс поиска подходящих размеров. С помощью программы Autodesk Inventor Professional 2018 создается первая идея. Таким образом, предоставленное пространство для всех необходимых компонентов может быть учтено при поиске в Интернете.

Коробка будет действовать как пульт с 3 кнопками, чтобы выбирать между вариантами, отображаемыми на экране компьютера. Две внешние кнопки будут функционировать как кнопки управления для переключения между молодыми людьми с тяжелым аутизмом, очень важно, чтобы поле не было слишком сложным и отвлекающим и всегда сохраняло одно и то же соглашение о цветах. С помощью акселерометра левый RGB Светодиодная кнопка всегда будет отображать синий цвет, а правая кнопка всегда будет отображать красный цвет, независимо от ориентации пульта дистанционного управления. Цвета видны все время и исчезают на несколько секунд при нажатии кнопки. Одновременно с действием кнопки пьезобуззер издаст звук, а вибромоторы заставят коробку вибрировать в руках ребенка. Чтобы связать действие кнопок с приложением на компьютере, сигналы отправляются в приложение через соединение Wi-Fi.

Последняя коробка имеет простую прямоугольную форму с 3 отверстиями для кнопок (верхняя коробка), 2 отверстиями (спереди и сзади) для подключения зарядного устройства и Redbear Duo и 4 очень маленьких отверстия, распределенных с обеих сторон, чтобы гарантировать, что слышен звук пьезобуззера. Края коробки закруглены, чтобы молодые люди не поранились ни себе, ни другим.

Шаг 2: Получите свои компоненты

Тебе понадобится:

- 3D-принтер (доступен в общедоступной FABlab Brussels). Мы использовали принтеры, доступные для студентов-электромехаников в VUB.

- Паяльник и припой

- Colorfabb XT - прозрачный материал для 3D-печати Доступно по адресу:

- Redbear Duo Информация: https://redbear.cc/duo Купить у: https://www.antratek.com/redbear-duo Цена: 30,13 евро Рабочее напряжение Redbear Duo составляет 3,3 В. Остальным электрическим компонентам необходимо выбрать такие, чтобы они могли работать от 3, 3 В.

- Зеленая (необязательно) светодиодная аркадная кнопка

- 2 светодиодные кнопки RGB (резисторы, используемые для подключения на печатной плате) Купить у: https://www.aliexpress.com/item/ONPOW-22mm… Цена: 18 евро

- Акселерометр ADXL345 Информация: https://www.sparkfun.com/products/9836 Купить по адресу: https://www.antratek.nl/tri-axis-adxl345-breakout Цена: 21,75 евро Это цифровой 3-осевой акселерометр, который не использует много энергии. Мы хотим, чтобы батарея прослужила как можно дольше.

- Литий-ионный аккумулятор 1200 мАч Информация: https://www.adafruit.com/product/258 Купить у: https://www.kiwi-electronics.nl/lithium-ion-polym … Цена: 11 евро, 95 А Li-ion Была выбрана батарея, хотя это не самый безопасный тип батареи, потому что пульт дистанционного управления необходимо заряжать через micro-USB. В противном случае лицам, осуществляющим уход, всегда придется открывать коробку, чтобы заменить батареи.

- Зарядное устройство Информация: https://www.adafruit.com/product/259 Купить у: https://www.kiwi-electronics.nl/usb-li-ion-lipoly…Цена: 14, 90 евро

- PiezobuzzerИнформация: https://www.adafruit.com/product/1739 Купить у: https://www.adafruit.com/product/1739 Цена: 1,25 евро

- 2 вибромотора (соединены между собой резистором и транзистором) Информация: https://www.adafruit.com/product/1201 Купить у: https://www.kiwi-electronics.nl/vibrating-mini-mo… Цена: € 2, 50

- Печатная плата (PCB) для регулировки электрических компонентов

- Резисторы 4 резистора по 150 Ом (по 2 на каждую кнопку аркады RGB) 2 резистора по 4,7 кОм (для акселерометра) 3 резистора по 10 кОм (по 1 на каждую кнопку) 1 резистор 100 Ом (для вибромоторов) 1 транзистор PN2222 (для вибрационных двигателей)

- Винты 2 винта M2, 5x8 для платы компонентов 5 винтов M3x8 для нижней части корпуса (4) и нижней части аккумуляторного отсека (1) 4 винта M2, 5x8 для нижней части вибрационного бокса (По 2 на каждую коробку)

Что касается программирования, для программирования приложения использовалась Java в Eclipse. Redbear Duo был запрограммирован с использованием Arduino IDE.

Шаг 3: припаяйте электронные компоненты на печатной плате

Чтобы припаять все компоненты на печатной плате, необходимо знать соединения с Redbear Duo. Эти связи можно визуализировать на первом рисунке. Все компоненты, используемые в проекте, подключены к контактам ввода / вывода Redbear Duo. Для подключения кнопок и вибромоторов нужны резисторы и транзисторы. Эти части можно визуализировать на трех других картинках. Чтобы узнать, какие резисторы и транзисторы используются и где они размещены, на этих рисунках представлена схема и дополнительные примечания.

Боковое примечание: порты, показанные на рисунках, используются в проекте. Можно выбрать разные порты. Необходимо учитывать только некоторые ограничения: порты SDA и SCL акселерометра должны быть подключены соответственно к контактам D0 и D1 Redbear Duo. Зуммер и вибромоторы необходимо подключить к выводу ШИМ.

Руководство по подключению акселерометра можно найти на веб-сайте Sparkfun. Используемое соединение - I2C.

Шаг 4. Пульт дистанционного управления для 3D-печати

После улучшения дизайна коробку можно напечатать на 3D-принтере. Для конечного продукта необходимо напечатать 5 различных частей: - дно коробки - форма коробки - крепежная пластина батарейного отсека - крепежные пластины вибрационных коробок (2)

Прототип был разработан с помощью 3D-принтера Ultimaker 2. Материал, используемый для всех компонентов - ColorFabb XT.

Шаг 5: запрограммируйте Redbear Duo

Пока дизайн коробки дорабатывается и печатается, микроконтроллер можно программировать.

Большинство входных / выходных контактов, используемых для подключения компонентов к Redbear Duo, уже объяснены в шаге 3. Остальное можно найти в коде.

Как упоминалось ранее, цвета внешних кнопок необходимо адаптировать в зависимости от ориентации коробки. Вот почему используется акселерометр. В коде цвет меняется, когда x-координата акселерометра больше 50. Это зависит от того, как акселерометр помещен в поле. Обязательно проверьте значение координаты x на вашем устройстве и при необходимости измените код. Необходимую библиотеку для чтения значений акселерометра можно найти на веб-сайте Sparkfun, упомянутом в шаге 3.

Для экономии заряда батареи, когда устройство не используется, Wi-Fi и светодиодные индикаторы могут быть отключены. Когда ящик помещается на правую сторону и нажимаются обе внешние кнопки, ящик выключается. Чтобы разбудить коробку, необходимо нажать внешние кнопки (ориентация не имеет значения для этого действия). Для этого шага лучше всего проверить значение координаты Y, когда прямоугольник помещен с правой стороны, и при необходимости адаптировать его.

Шаг 6. Создайте приложение

Чтобы упростить использование пульта ДУ, на Java было создано приложение. Приложение может связываться с пультом дистанционного управления через соединение Wi-Fi. Используя полученную информацию с пульта дистанционного управления, приложение будет прокручивать параметры и таким образом выбирать изображения или воспроизводить песни. Поскольку программу необходимо расширять, можно добавлять имена и категории.

На первой панели необходимо выбрать имя молодого человека, который будет использовать пульт. С помощью текстового поля и кнопок в нижней части панели можно добавлять или удалять имена.

После выбора имени молодого человека необходимо выбрать категорию. Если выбрана категория «Музыка», при подтверждении выбора будет воспроизводиться песня.

Последний экран - единственный экран, который будет видеть молодой человек, и это также единственная панель, которой можно управлять с пульта дистанционного управления. Вы можете пролистывать изображения, двигаясь влево или вправо. Если выбор подтверждается нажатием средней кнопки на пульте дистанционного управления, вокруг изображения появляется зеленая рамка. На данный момент невозможно перейти к другим параметрам. При повторном нажатии кнопки подтверждения выбор отменяется.

Окна «Добавить файл» и «Удалить файл» можно использовать для добавления и удаления изображений. При добавлении файлов в категорию «Музыка» необходимо выполнить два шага. В первом всплывающем окне можно выбрать изображение, которое должно отображаться на экране. Во втором всплывающем окне необходимо выбрать песню, относящуюся к этому изображению. Выбранная песня должна быть в формате mp3.

Чтобы удалить файл, необходимо выбрать имя изображения в списке, который всплывает при нажатии кнопки «Удалить файл».

Шаг 7: соберите коробку

В качестве последнего шага необходимо собрать коробку. - Чтобы придать коробке дополнительную прочность, с внутренней стороны между кнопками использован поролон. Учтите, что проводам кнопок тоже нужно место! - Аккумулятор вставляется в аккумуляторный ящик и к нему прикручивается фиксатор аккумулятора. - Вибромоторы снабжены тонким слоем клея, которым можно закрепить их внутри ящиков вибромотора. Поскольку коробки маленькие, можно использовать линейку или небольшой предмет, чтобы немного лучше прижать моторы к сторонам коробки. Когда двигатели закреплены, ящики также могут быть закрыты с помощью фиксаторов и винтов. - Провода от кнопок и вибромоторов подключены к печатной плате. - Плата может быть прикреплена к боковым стойкам, напечатанным на 3D-принтере, с помощью винтов. Сборка печатной платы должна выполняться таким образом, чтобы Redbear Duo и зарядное устройство были правильно локализованы в коробке (возле отверстий).- Наконец, нижняя часть коробки крепится к стойкам в углах с помощью средствами саморезов.

Поздравляю! Когда вы подошли к концу этого шага, вам удалось переделать пульт дистанционного управления для молодых людей с тяжелым аутизмом. На этом этапе проекта рекомендуется проверить, все ли работает так, как хотелось бы. Удачи и удачи!