Poważny pilot ASD: 7 kroków (ze zdjęciami)

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

Podczas I Mistrza Elektromechaniki studenci mają za zadanie stworzyć robota do projektu kursu Mechatronika prof. Brama Vanderborghta. Jako zespół trzech dziewczyn postanowiliśmy skorzystać z możliwości pracy z młodymi dorosłymi osobami z ciężkim autyzmem. „Dokonaj wyboru” to projekt realizowany we współpracy z Parhélie Brussels, prywatnym instytutem dla dzieci i dorosłych z autyzmem, psychozą lub ciężką nerwicą. Celem jest stworzenie urządzenia, które umożliwi młodym dorosłym z ciężkim ASD (zaburzeniem ze spektrum autyzmu) w wieku od 12 do 18 lat możliwość komunikowania się z komputerami. Ponieważ młodzi dorośli nie mówią, urządzenie powinno również pomóc im w interakcji z ludźmi. Od teraz opiekunowie nie będą musieli wybierać w imieniu młodych dorosłych, ale młodzi dorośli będą mogli samodzielnie podejmować decyzje. Głównym celem jest to, aby mogli samodzielnie wybrać piosenkę lub opcję obiadu, wyświetlaną na ekranach komputerów.

Ponieważ interesujące jest udostępnienie opcji ponownego wykorzystania projektu w innych przyszłych projektach, pod uwagę zostanie wzięta możliwość rozszerzenia. Kodowanie aplikacji komputerowej zostanie wykonane w taki sposób, aby opcje wyboru można było dowolnie rozszerzać.

Przy projektowaniu ważne jest, aby wziąć pod uwagę, że dzieci łatwo się rozpraszają, nie mają zbyt dobrych zdolności motorycznych i prawdopodobnie będą próbowały zniszczyć urządzenie. Zaprojektowano pudełko, w którym można przechowywać całą elektronikę. W celu ochrony przed wstrząsami akumulator jest przechowywany w osobnym pudełku, a elementy elektroniczne są lutowane na płytce drukowanej.

Krok 1: Pierwszy projekt

Zanim zaczniemy myśleć o elementach elektronicznych do projektu, dobrze jest wymyślić pierwszy projekt pudełka. Ponieważ elektronika musi zmieścić się w pudełku, ale pudełko może nie stać się zbyt duże, aby używać go jako pilota, jest to próba i błąd proces, aby znaleźć pasujące wymiary. Za pomocą programu Autodesk Inventor Professional 2018 powstaje pierwszy pomysł. W ten sposób podczas wyszukiwania w Internecie można wziąć pod uwagę zapewnioną przestrzeń na wszystkie potrzebne komponenty.

Pudełko będzie pełniło rolę pilota, z 3 przyciskami do wyboru pomiędzy opcjami wyświetlanymi na ekranie komputera. Dwa zewnętrzne przyciski będą działać jako przyciski sterujące do przełączania między młodymi dorosłymi z ciężkim autyzmem, bardzo ważne jest, aby pudełko nie było zbyt skomplikowane i rozpraszające oraz zawsze zachowywało tę samą konwencję kolorów. Za pomocą akcelerometru lewy RGB Przycisk LED zawsze będzie wyświetlał kolor niebieski, a prawy zawsze będzie wyświetlał kolor czerwony, niezależnie od orientacji pilota. Kolory są widoczne przez cały czas i znikają na kilka sekund po naciśnięciu przycisku. Równocześnie z działaniem przycisku piezobuzzer wyda dźwięk, a silniki wibracyjne pozwolą skrzynce wibrować w dłoniach dziecka. Aby powiązać działanie przycisków z aplikacją komputerową, sygnały przesyłane są do aplikacji za pomocą połączenia Wi-Fi.

Finalne pudełko ma prosty, prostokątny kształt, wyposażony w 3 otwory na przyciski (górna skrzynka), 2 otwory (przód i tył) do podłączenia ładowarki i Redbear Duo oraz 4 bardzo małe otwory rozmieszczone po obu stronach, aby zagwarantować słychać dźwięk piezobuzzera. Krawędzie pudełka są zaokrąglone, aby młodzi dorośli nie mogli zranić siebie lub innych.

Krok 2: Zdobądź swoje komponenty

Będziesz potrzebować:

- Drukarka 3D (dostępna w publicznym FABlab Bruksela) Wykorzystaliśmy drukarki dostępne dla studentów elektromechaniki na VUB.

- Lutownica i lutownica

- Colorfabb XT - przezroczysty materiał do druku 3D Dostępny pod adresem:

- Redbear DuoInformacje: https://redbear.cc/duo Kup od: https://www.antratek.com/redbear-duo Cena: 30 €, 13Napięcie robocze Redbear Duo wynosi 3, 3 V. Pozostałe elementy elektryczne potrzebują być tak dobrane, aby były w stanie pracować na 3, 3 V.

- Zielony (opcjonalny) przycisk zręcznościowy LED Informacje: https://www.adafruit.com/product/3487 Kup od: https://www.sossolutions.nl/ Cena: 4, 55 €

-2 przyciski LED RGB (rezystory używane do połączenia na płytce drukowanej) Kup od: https://www.aliexpress.com/item/ONPOW-22mm… Cena: 18 €

- Akcelerometr ADXL345 Informacje: https://www.sparkfun.com/products/9836Kup od: https://www.antratek.nl/tri-axis-adxl345-breakoutCena: 21, 75 €Jest to cyfrowy 3-osiowy akcelerometr, który nie zużywa dużo energii. Chcemy, aby bateria działała jak najdłużej.

- Li-IonBattery 1200 mAhInformacje: https://www.adafruit.com/product/258 Kup od: https://www.kiwi-electronics.nl/lithium-ion-polim…Cena: 11 €, 95A Li-ion wybrano baterię, mimo że nie jest to najbezpieczniejszy typ baterii, ponieważ pilot musi być ładowany przez micro-USB. W przeciwnym razie opiekunowie zawsze muszą otwierać pudełko, aby wymienić baterie.

- Ładowarka Informacje: https://www.adafruit.com/product/259 Kup od: https://www.kiwi-electronics.nl/usb-li-ion-lipoly…Cena: 14, 90 €

- PiezobuzzerInformacje: https://www.adafruit.com/product/1739 Kup od: https://www.adafruit.com/product/1739 Cena: 1, 25 €

- 2 silniki wibracyjne (połączone razem z rezystorem i tranzystorem)Informacje: https://www.adafruit.com/product/1201 Kup od: https://www.kiwi-electronics.nl/vibrating-mini-mo…Cena: 2,50€

-Płytka drukowana (PCB) do regulacji komponentów elektrycznych;

- Rezystory4 rezystory 150 Ohm (2 dla każdego przycisku arcade RGB)2 rezystory 4,7 kOhm (dla akcelerometru)3 rezystory 10 kOhm (1 dla każdego przycisku)1 rezystor 100 Ohm (dla silników wibracyjnych) 1 tranzystor PN2222 (dla silników wibracyjnych)

- Śruby2 Śruby M2, 5x8 do płyty elementów5 Śruby M3x8 do spodu skrzynki (4) i do dołu skrzynki na baterie (1)4 Śruby M2, 5x8 do spodu skrzynek wibracyjnych (2 na każde pudełko)

W części programistycznej do zaprogramowania aplikacji wykorzystano Javę w środowisku Eclipse. Redbear Duo został zaprogramowany przy użyciu Arduino IDE.

Krok 3: Przylutuj elementy elektroniczne na płytce drukowanej

Aby przylutować wszystkie elementy na płytce PCB, należy znać połączenia z Redbear Duo. Połączenia te można zwizualizować na pierwszym rysunku. Wszystkie komponenty użyte w projekcie są podłączone do pinów wejścia/wyjścia Redbear Duo. Do podłączenia przycisków i silników wibracyjnych potrzebne są rezystory i tranzystory. Te części można zwizualizować na pozostałych 3 zdjęciach. Aby wiedzieć, jakie rezystory i tranzystor są używane i gdzie są umieszczone, na tych zdjęciach przedstawiono schemat i dodatkowe uwagi.

Uwaga dodatkowa: porty podane na zdjęciach są tymi, które zostały użyte w projekcie. Możliwy jest wybór różnych portów. Tylko niektóre ograniczenia muszą być brane pod uwagę: porty SDA i SCL akcelerometru muszą być podłączone odpowiednio do pinu D0 i pinu D1 Redbear Duo. Silniki brzęczykowe i wibracyjne muszą być podłączone do pinu PWM.

Przewodnik podłączania akcelerometru można znaleźć na stronie internetowej Sparkfun. Stosowana komunikacja to I2C.

Krok 4: Zdalne drukowanie 3D

Po ulepszeniu projektu pudełko można wydrukować w 3D. W celu uzyskania produktu końcowego należy wydrukować 5 różnych części: - spód pudełka - kształt pudełka - płytkę mocującą skrzynię na baterie - płyty mocujące skrzyni wibracyjnej (2)

Prototyp został zaprojektowany za pomocą drukarki 3D Ultimaker 2. Materiałem użytym do wykonania wszystkich komponentów jest ColorFabb XT.

Krok 5: Zaprogramuj Redbear Duo

Podczas gdy projekt pudełka jest ulepszany i drukowany, mikrokontroler można zaprogramować.

Większość pinów wejścia/wyjścia używanych do podłączenia komponentów do Redbear Duo została już wyjaśniona w kroku 3. Resztę można znaleźć w kodzie.

Jak wspomniano wcześniej, kolory zewnętrznych przycisków należy dostosować w zależności od orientacji pudełka. Dlatego stosuje się akcelerometr. W kodzie kolor zmienia się, gdy współrzędna x akcelerometru jest większa niż 50. Jest to zależne od sposobu umieszczenia akcelerometru w pudełku. Pamiętaj, aby sprawdzić wartość współrzędnej x w urządzeniu i w razie potrzeby dostosować kod. Potrzebną bibliotekę do odczytu wartości akcelerometru można znaleźć na stronie Sparkfun wymienionej w kroku 3.

Aby oszczędzać baterię, gdy urządzenie nie jest używane, można wyłączyć Wi-Fi i diody LED. Po ustawieniu pudełka na prawym boku i wciśnięciu obu zewnętrznych przycisków, pudełko wyłącza się. Aby obudzić pudełko, należy nacisnąć zewnętrzne przyciski (orientacja nie ma znaczenia dla tej akcji). Na tym etapie najlepiej jest sprawdzić wartość współrzędnej y, gdy pudełko znajduje się po jego prawej stronie i w razie potrzeby dostosować.

Krok 6: Stwórz aplikację

Aby pilot był łatwy w obsłudze, stworzono aplikację w Javie. Aplikacja może komunikować się z pilotem przez połączenie Wi-Fi. Korzystając z informacji otrzymanych z pilota, aplikacja przewinie opcje iw ten sposób wybierze zdjęcia lub odtworzy utwory. Ponieważ program musi być rozszerzalny, można dodawać nazwy i kategorie.

W pierwszym panelu należy wybrać imię młodej osoby dorosłej, która będzie korzystać z pilota. Za pomocą pola tekstowego i przycisków na dole panelu można dodawać lub usuwać nazwy.

Po wybraniu imienia młodego dorosłego należy wybrać kategorię. W przypadku wybrania kategorii „Muzyka” utwór zostanie odtworzony po potwierdzeniu wyboru.

Ostatni ekran to jedyny ekran, który zobaczy młoda osoba dorosła i jest to również jedyny panel, którym można sterować za pomocą pilota. Zdjęcia można przewijać, przechodząc w lewo lub w prawo. Jeśli wybór zostanie potwierdzony naciśnięciem środkowego przycisku na pilocie, wokół obrazu pojawi się zielona ramka. W tym momencie nie można przewijać do różnych opcji. Ponowne naciśnięcie przycisku potwierdzenia powoduje anulowanie wyboru.

Okna „Dodaj plik” i „Usuń plik” można wykorzystać do dodawania i usuwania obrazów. Podczas dodawania plików w kategorii Muzyka należy wykonać dwa kroki. W pierwszym wyskakującym oknie można wybrać obraz, który ma być wyświetlany na ekranie. W drugim wyskakującym okienku należy wybrać piosenkę związaną z tym obrazem. Wybrany utwór musi być w formacie mp3.

Aby usunąć plik, należy wybrać nazwę obrazu z listy, która pojawia się po naciśnięciu przycisku „Usuń plik”.

Krok 7: Złóż pudełko

Ostatnim krokiem jest złożenie pudełka. - Aby nadać pudełku dodatkową wytrzymałość, od wewnętrznej strony między guzikami zastosowano piankę. Pamiętaj, że przewody przycisków również potrzebują trochę miejsca!- Bateria jest umieszczona w pojemniku na baterie i mocowanie baterii jest do niej przykręcone. - Silniki wibracyjne są wyposażone w cienką warstwę kleju, którą można wykorzystać do zamocowania ich w skrzyniach silników wibracyjnych. Ponieważ pudełka są małe, można użyć linijki lub małego przedmiotu, aby nieco lepiej docisnąć silniki do boków pudełka. Gdy silniki są zamocowane, skrzynki można również zamknąć za pomocą mocowań i śrub. - Przewody z przycisków i silników wibracyjnych są podłączone do płytki drukowanej. - Płytka może być połączona z wydrukowanymi w 3D słupkami bocznymi za pomocą śrub. Montaż PCB musi być wykonany w taki sposób, aby Redbear Duo i ładowarka akumulatorów były prawidłowo umiejscowione w pudełku (w pobliżu otworów). za pomocą śrub.

Gratulacje! Kiedy dotarłeś do końca tego etapu, udało Ci się przerobić pilota zdalnego sterowania dla młodych dorosłych z ciężkim autyzmem. Na tym etapie projektu zaleca się sprawdzenie, czy wszystko działa zgodnie z oczekiwaniami. Powodzenia i miłej zabawy!