Hudi daljinski upravljalnik ASD: 7 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

Med prvim magistrom elektro-strojništva imajo študentje izziv, da ustvarijo robota za projekt predmeta Mehatronika profesorja Brama Vanderborghta. Kot ekipa treh deklet smo se odločili izkoristiti priložnost za delo z mladimi odraslimi s hudim avtizmom. "Naredi svojo izbiro" predstavlja projekt v sodelovanju s Parhélie Brussels, zasebnim inštitutom za otroke in odrasle, ki so avtistični, psihotični ali hudo nevrotični. Cilj je ustvariti napravo, ki mladim odraslim s hudo ASD (motnja avtističnega spektra), starim od 12 do 18 let, omogoča komunikacijo z računalniki. Ker mladi odrasli ne govorijo, bi jim morala naprava pomagati tudi pri interakciji z ljudmi. Od zdaj naprej negovalcem ne bo treba izbirati v imenu mladih odraslih, lahko pa se bodo mladi odločali samostojno. Glavni cilj je, da lahko sami izberejo pesem ali večerjo, prikazano na računalniških zaslonih.

Ker je zanimivo zagotoviti možnost ponovne uporabe projekta v drugih prihodnjih projektih, se bo upoštevala možnost podaljšanja. Kodiranje računalniške aplikacije bo izvedeno tako, da se možnosti izbire po želji razširijo.

Pri oblikovanju je pomembno upoštevati, da se otroci zlahka zmotijo, nimajo prav dobrih motoričnih sposobnosti in bodo verjetno poskušali napravo uničiti. Zasnovana je škatla, v katero lahko shranite vso elektroniko. Za zaščito pred udarci je baterija shranjena v ločeni škatli, elektronske komponente pa spajkane na tiskano vezje.

1. korak: Prvo oblikovanje

Preden razmislite o elektronskih komponentah za projekt, je dobro pripraviti prvo zasnovo škatle. Ker mora biti elektronika nameščena v škatli, vendar škatla morda ne bo postala prevelika za uporabo kot daljinski upravljalnik, gre za poskus in napako postopek za iskanje ustreznih dimenzij. S programom Autodesk Inventor Professional 2018 se oblikuje prva ideja. Na ta način se lahko pri iskanju po internetu upošteva predvideni prostor za vse potrebne komponente.

Škatla bo delovala kot daljinski upravljalnik s tremi gumbi za izbiro med možnostmi, ki so prikazane na zaslonu računalnika. Dva zunanja gumba bosta delovala kot kontrolna gumba za preklapljanje med mladimi odraslimi s hudim avtizmom, zato je zelo pomembno, da polje ni preveč zapleteno in moteče ter da vedno ohranja enako barvno kombinacijo. LED gumb bo vedno prikazal modro barvo, desni pa vedno rdečo barvo, ne glede na to, kako je daljinski upravljalnik usmerjen. Barve so ves čas vidne in izginejo za nekaj sekund, ko pritisnete gumb. Hkrati z gumbom bo piezobuzzer sprožil zvok, vibracijski motorji pa bodo škatli omogočili vibriranje v otrokovih rokah. Če želite dejanje gumbov povezati z računalniško aplikacijo, se signali pošljejo v aplikacijo prek povezave Wi-Fi.

Končna škatla ima preprosto, pravokotno obliko, opremljeno s 3 luknjami za gumbe (zgornja škatla), 2 luknjama (spredaj in zadaj) za priključitev polnilnika baterij in Redbear Duo ter 4 zelo majhnimi luknjami, razporejenimi na obeh straneh, da se zagotovi zvok piezobuzzerja je opazen. Robovi škatle so zaobljeni, da preprečijo, da bi mladi odrasli poškodovali sebe ali druge.

2. korak: Pridobite svoje komponente

Boste potrebovali:

- 3D tiskalnik (dostopen v javnem FABlab Brussels) Uporabili smo tiskalnike, ki so na voljo študentom elektromehanike na VUB.

- spajkalnik in spajkanje

- Colorfabb XT - prozoren material za 3D tiskanje Na voljo na:

- Redbear DuoInformacije: https://redbear.cc/duo Kupite pri: https://www.antratek.com/redbear-duo Cena: 30, 13 € Delovna napetost Redbear Duo je 3, 3 V. Druge električne komponente potrebujejo biti izbrani tako, da lahko delajo na 3, 3 V.

- Zelen (izbirno) LED arkadni gumb Informacije: https://www.adafruit.com/product/3487Kupite pri: https://www.sossolutions.nl/ Cena: 4, 55 €

- 2 RGB LED gumba (upori, ki se uporabljajo za povezavo na tiskanem vezju) Kupite pri: https://www.aliexpress.com/item/ONPOW-22mm… Cena: 18 €

-Merilnik pospeška ADXL345 Informacije: https://www.sparkfun.com/products/9836Kupite na: https://www.antratek.nl/tri-axis-adxl345-breakoutCena: 21,75 € To je digitalni 3-osni merilnik pospeška, ki ne porabi veliko energije. Želimo, da baterija zdrži čim dlje.

-Li-IonBattery 1200 mAh Podatki: https://www.adafruit.com/product/258 Kupite pri: https://www.kiwi-electronics.nl/lithium-ion-polym… Cena: 11 €, 95A Li-ion baterijo, čeprav to ni najvarnejša vrsta baterije, ker je treba daljinski upravljalnik polniti prek mikro-USB. V nasprotnem primeru morajo negovalci vedno odpreti škatlo, da zamenjajo baterije.

-Polnilec baterij Podatki: https://www.adafruit.com/product/259 Kupite pri: https://www.kiwi-electronics.nl/usb-li-ion-lipoly… Cena: 14,90 €

- PiezobuzzerInformacije: https://www.adafruit.com/product/1739 Kupite pri: https://www.adafruit.com/product/1739 Cena: 1, 25 €

-2 vibracijska motorja (povezana skupaj z uporom in tranzistorjem) Informacije: https://www.adafruit.com/product/1201 Kupite pri: https://www.kiwi-electronics.nl/vibrating-mini-mo…: 2, 50 €

- Tiskano vezje (PCB) za nastavitev električnih komponent

- Upori: 4 upori po 150 ohmov (2 za vsak arkadni gumb RGB) za vibracijske motorje)

- Vijaki 2 Vijaki M2, 5x8 za ploščo sestavnih delov 5 Vijaki M3x8 za dno škatle (4) in dno škatle za baterije (1) 4 vijaki M2, 5x8 za dno škatel za vibracije (2 za vsako škatlo)

Za programski del je bila za programiranje aplikacije uporabljena Java v Eclipse. Redbear Duo je bil programiran z uporabo Arduino IDE.

Korak 3: Spajkajte elektronske komponente na tiskanem vezju

Za spajkanje vseh komponent na tiskano vezje je treba poznati povezave z Redbear Duo. Te povezave je mogoče prikazati na prvi sliki. Vse komponente, uporabljene v projektu, so povezane z vhodno/izhodnimi zatiči Redbear Duo. Za priključitev gumbov in vibracijskih motorjev so potrebni upori in tranzistorji. Te dele je mogoče prikazati na drugih treh slikah. Če želite vedeti, kateri upori in tranzistorji se uporabljajo in kje so nameščeni, je na teh slikah prikazana shema in dodatne opombe.

Stranska opomba: Vrata, prikazana na slikah, so tista, ki se uporabljajo v projektu. Možna je izbira različnih vrat. Upoštevati je treba le nekatere omejitve: vrata SDA in SCL merilnika pospeška morata biti povezana na pin D0 in pin D1 Redbear Duo. Brenčalni in vibracijski motor morata biti priključena na pin PWM.

Priročnik za priklop merilnika pospeška najdete na spletni strani Sparkfun. Komunikacija, ki se uporablja, je I2C.

4. korak: Daljinski upravljalnik za 3D -tiskanje

Ko se dizajn izboljša, lahko škatlo 3D natisnemo. Za končni izdelek je treba natisniti 5 različnih delov:- dno škatle- obliko škatle- pritrdilno ploščo škatle za baterije- pritrdilne plošče vibracijskih škatel (2)

Prototip je bil zasnovan s 3D tiskalnikom Ultimaker 2. Material za vse komponente je ColorFabb XT.

5. korak: Programirajte Redbear Duo

Medtem ko se oblika škatle izboljšuje in tiska, je mogoče mikro krmilnik programirati.

Večina vhodno/izhodnih zatičev, ki se uporabljajo za priključitev komponent na Redbear Duo, je že razložena v koraku 3. Ostale je mogoče najti v kodi.

Kot smo že omenili, je treba barve zunanjih gumbov prilagoditi glede na orientacijo škatle. Zato se uporablja merilnik pospeška. V kodi se barva spremeni, ko je koordinata x merilnika pospeška večja od 50. To je odvisno od načina, kako je merilnik pospeška postavljen v okvir. Preverite vrednost koordinate x v napravi in po potrebi prilagodite kodo. Knjižnico, potrebno za branje vrednosti merilnika pospeška, najdete na spletnem mestu Sparkfun, omenjenem v 3. koraku.

Če želite varčevati z baterijo, ko naprave ne uporabljate, lahko izklopite luči Wi-Fi in LED. Ko polje postavite na desno stran in pritisnete oba zunanja gumba, se polje izklopi. Če želite prebuditi polje, morate pritisniti zunanje gumbe (orientacija za to dejanje ni pomembna). Za ta korak je najbolje preveriti vrednost koordinate y, ko je polje postavljeno na njeno desno stran, in se po potrebi prilagoditi.

6. korak: Ustvarite aplikacijo

Za lažjo uporabo daljinskega upravljalnika je bila v Javi ustvarjena aplikacija. Aplikacija lahko komunicira z daljinskim upravljalnikom prek povezave WiFi. Z uporabo prejetih informacij z daljinskega upravljalnika se bo aplikacija pomikala po možnostih in na ta način izbirala slike ali predvajala pesmi. Ker je treba program razširiti, je mogoče dodati imena in kategorije.

Na prvi plošči je treba izbrati ime mlade odrasle osebe, ki bo uporabljala daljinski upravljalnik. Z uporabo besedilnega polja in gumbov na dnu plošče lahko imena dodajamo ali brišemo.

Po izbiri imena mlade odrasle osebe je treba izbrati kategorijo. Če izberete kategorijo »Glasba«, se bo skladba predvajala, ko bo izbira potrjena.

Zadnji zaslon je edini zaslon, ki ga bo videla mlada odrasla oseba, in to je tudi edina plošča, ki jo lahko upravlja daljinski upravljalnik. Po slikah se lahko pomikate levo ali desno. Če izbiro potrdite s pritiskom na srednji gumb na daljinskem upravljalniku, se okoli slike pojavi zeleni okvir. Na tej točki se ni mogoče pomakniti na različne možnosti. S ponovnim pritiskom na potrditveni gumb se izbira prekliče.

Okna »Dodaj datoteko« in »Izbriši datoteko« lahko uporabite za dodajanje in brisanje slik. Pri dodajanju datotek v kategorijo Glasba je treba upoštevati dva koraka. V prvem pojavnem oknu lahko izberete sliko, ki jo je treba prikazati na zaslonu. V drugem pojavnem oknu je treba izbrati pesem, povezano s to sliko. Izbrana pesem mora biti v formatu mp3.

Če želite izbrisati datoteko, morate na seznamu izbrati ime slike, ki se prikaže ob pritisku gumba »Izbriši datoteko«.

7. korak: Sestavite škatlo

Kot zadnji korak je treba škatlo sestaviti. - Za dodatno moč škatle se na notranji strani med gumbi uporablja pena. Ne pozabite, da tudi žice gumbov potrebujejo nekaj prostora!- Baterija je vstavljena v škatlo za baterije in je pritrjena nanjo. - Vibracijski motorji so opremljeni s tanko plastjo lepila, s katero jih lahko pritrdite v škatle motorja z vibracijami. Ker so škatle majhne, lahko uporabite ravnilo ali majhen predmet, da motorje nekoliko bolje pritisnete na stranice škatle. Ko so motorji pritrjeni, lahko škatle zapremo tudi s pomočjo pritrdilnih elementov in vijakov. - Žice iz gumbov in motorjev z vibracijami so priključene na tiskano vezje.- PCB lahko s pomočjo vijakov povežemo s 3D natisnjenimi stranskimi stebri. Sestavljanje tiskanega vezja mora biti izvedeno tako, da sta Redbear Duo in polnilnik baterij pravilno nameščena v škatli (v bližini lukenj).- Na koncu je spodnji del škatle pritrjen na stebre v kotih s pomočjo vijakov.

Čestitamo! Ko ste prišli do konca tega koraka, vam je uspelo predelati daljinski upravljalnik za mlade odrasle s hudim avtizmom. V tej fazi projekta je priporočljivo, da preizkusite, ali vse deluje, kot želite. Vso srečo in zabavo!