Przewodnik dla osób z dysfunkcją wzroku w celu zwiększenia mobilności osób z dysfunkcją wzroku: 6 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Celem instruktażu jest opracowanie przewodnika chodzenia, z którego mogą korzystać osoby niepełnosprawne, zwłaszcza niedowidzące. Osoba udzielająca instrukcji ma na celu zbadanie, w jaki sposób można skutecznie używać przewodnika chodzenia, aby można było sformułować wymagania projektowe dotyczące opracowania tego przewodnika chodzenia. Aby osiągnąć cel, ta instrukcja ma następujące konkretne cele.

• Zaprojektowanie i wdrożenie prototypu spektaklu, który poprowadzi osoby niedowidzące
• Opracowanie przewodnika chodzenia w celu ograniczenia kolizji z przeszkodami dla osób niedowidzących
• Opracowanie metody wykrywania wybojów na nawierzchni drogi

W prowadnicy chodu zastosowano trzy części czujników pomiaru odległości (czujnik ultradźwiękowy) w celu wykrycia przeszkody w każdym kierunku, w tym z przodu, z lewej i prawej strony. Dodatkowo system wykrywa wyboje na nawierzchni drogi za pomocą czujnika i sieci neuronowej konwolucyjnej (CNN). Całkowity koszt opracowanego przez nas prototypu wynosi około 140 USD, a waga około 360 g wraz ze wszystkimi elementami elektronicznymi. Komponenty użyte do prototypu to komponenty drukowane 3D, raspberry pi, kamera raspberry pi, czujnik ultradźwiękowy itp.

Krok 1: Potrzebne materiały

• Części drukowane w 3D

  1. 1 x wydrukowana w 3D lewa skroń
  2. 1 x wydrukowana w 3D prawa skroń
  3. 1 x drukowana w 3D rama główna

• Elektronika i części mechaniczne

  1. 04 x czujnik ultradźwiękowy (HC-SR04)
  2. Raspberry Pi B+ (https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-3-model-b-plus/)
  3. Kamera Raspberry pi (https://www.raspberrypi.org/products/camera-module-v2/)Bateria litowo-jonowa
  4. Przewody
  5. Słuchawki
• Narzędzia
  1. Gorący klej
  2. Gumowy pasek (https://www.amazon.com/Belts-Rubber-Power-Transmis…

Krok 2: Części drukowane w 3D

Prototyp spektaklu jest modelowany w SolidWorks (model 3D) z uwzględnieniem wymiarów poszczególnych elementów elektronicznych. Podczas modelowania przedni czujnik ultradźwiękowy jest umieszczony w okularach, aby wykryć tylko przeszkody przednie, lewy i prawy czujnik ultradźwiękowy są ustawione pod kątem 45 stopni od punktu środkowego okularów, aby wykryć przeszkody w ramieniu i ramieniu użytkownika; kolejny czujnik ultradźwiękowy jest umieszczony w kierunku ziemi w celu wykrycia dziury. Kamera Rpi jest umieszczona w centralnym punkcie spektaklu. Ponadto prawy i lewy skronie okularu są zaprojektowane tak, aby odpowiednio ustawić raspberry pi i baterię. Części drukowane SolidWorks i 3D są pokazane z innego widoku.

Do opracowania modelu 3D spektaklu wykorzystaliśmy drukarkę 3D. Drukarka 3D może opracować prototyp o maksymalnych wymiarach 34,2 x 50,5 x 68,8 (dł. x szer. x wys.) cm. Poza tym materiałem, który zostanie wykorzystany do opracowania modelu okularów jest filament z polikwasu mlekowego (PLA), łatwy do uzyskania i tani. Wszystkie części spektaklu są produkowane we własnym zakresie, a proces montażu jest łatwy. Do opracowania modelu spektaklu potrzebna jest ilość PLA wraz z materiałem podporowym około 254gm.

Krok 3: Montaż komponentów

Wszystkie komponenty są zmontowane.

1. Włóż raspberry pi do wydrukowanej w 3D prawej skroni
2. Włóż baterię do wydrukowanej w 3D lewej skroni
3. Włóż kamerę z przodu głównej ramy, gdzie tworzony jest otwór na kamerę
4. Włóż czujnik ultradźwiękowy do określonego otworu

Krok 4: Połączenia sprzętowe

Połączenie każdego komponentu jest mapowane z raspberry pi i pokazuje, że pin wyzwalacza i echa przedniego czujnika jest połączony z pinem GPIO8 i GPIO7 raspberry pi. GPIO14 i GPIO15 łączą wyzwalacz i pin echo czujnika wykrywania dziur. Akumulator i słuchawki są połączone z zasilaniem Micro USB i gniazdem audio jack raspberry pi.

Krok 5: Prototyp użytkownika

Niewidome dziecko nosi prototyp i czuje się szczęśliwe, chodząc po otoczeniu bez kolizji z przeszkodami. Cały system zapewnia dobre wrażenia podczas testowania z osobami niedowidzącymi.

Krok 6: Wnioski i plan na przyszłość

Głównym celem tej instrukcji jest opracowanie przewodnika chodzenia, który pomoże osobom niedowidzącym w samodzielnej nawigacji w środowisku. System wykrywania przeszkód ma na celu wskazanie obecności przeszkód wokół otoczenia na kierunkach z przodu, z lewej i prawej strony. System wykrywania wybojów wykrywa wyboje na nawierzchni drogi. Czujnik ultradźwiękowy i kamera Rpi służą do rejestrowania rzeczywistego środowiska opracowanego przewodnika chodzenia. Odległość między przeszkodą a użytkownikiem jest obliczana na podstawie analizy danych z czujników ultradźwiękowych. Obrazy wybojów są początkowo szkolone przy użyciu splotowej sieci neuronowej, a wyboje są wykrywane przez przechwycenie za każdym razem pojedynczego obrazu. Następnie pomyślnie opracowuje się prototyp przewodnika spacerowego o wadze około 360 g wraz ze wszystkimi elementami elektronicznymi. Powiadomienia dla użytkowników są dostarczane z obecnością przeszkód i wybojów poprzez sygnały audio ze słuchawek.

Na podstawie prac teoretycznych i eksperymentalnych przeprowadzonych podczas tego instruktażu, zaleca się przeprowadzenie dalszych badań w celu poprawy wydajności przewodnika chodzenia poprzez odniesienie się do następujących punktów.

• Opracowany przewodnik spacerowy stał się nieco nieporęczny ze względu na zastosowanie kilku elementów elektronicznych. Na przykład używana jest raspberry pi, ale wszystkie funkcje raspberry pi nie są tutaj używane. Dlatego opracowanie układu scalonego do konkretnych zastosowań (ASIC) z funkcjami opracowanego przewodnika spacerowego może zmniejszyć rozmiar, wagę i koszt prototypu
• W rzeczywistym środowisku, niektóre krytyczne przeszkody, z którymi borykają się osoby niedowidzące, to garby na nawierzchni drogi, sytuacja na klatce schodowej, gładkość nawierzchni drogi, woda na nawierzchni drogi itp. Jednak opracowany przewodnik pieszy wykrywa tylko dziury na drodze powierzchnia. W związku z tym ulepszenie przewodnika chodzenia z uwzględnieniem innych krytycznych przeszkód może przyczynić się do dalszych badań nad pomocą osobom z dysfunkcją wzroku
• System może wykryć obecność przeszkód, ale nie może ich kategoryzować, co jest niezbędne dla osób niedowidzących w nawigacji. Semantyczna, pikselowa segmentacja otoczenia może przyczynić się do kategoryzacji przeszkód wokół otoczenia.