Ekstensi Sensorik Kumis Kucing Dapat Dipakai (2.0): 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Proyek ini merupakan kelanjutan dan konsep ulang dari mantan rekan saya (metaterra) "Whisker Sensory Extension Wearable".

Tujuan dari proyek ini adalah untuk fokus pada penciptaan "ekstensi sensorik" baru yang diperkaya secara komputasi yang memungkinkan penginderaan tambahan dari dunia alami. Upaya utama saya dengan proyek ini dikhususkan untuk pembuatan dan penerapan augmentasi sensorik yang akan memperluas rasa melalui sensor dan merespons dengan output taktil bagi pengguna. Tujuannya adalah untuk memungkinkan siapa saja membuat ekstensi sensorik mereka sendiri, dan dengan demikian memetakan indra manusia/hewan secara intrinsik ke dalam perangkat keras. Secara efektif memperluas indera kita dengan cara baru dan menarik yang akan mengarah pada pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana otak kita mampu beradaptasi dengan indera eksternal baru.

Materi ini didasarkan pada pekerjaan yang didukung oleh National Science Foundation di bawah Hibah No. 1736051.

Proyek ini dikembangkan di Lab for Playful Computation and Craft Tech Lab di University of Colorado Boulder.

Jika Anda memiliki pertanyaan, ingin mengikuti pekerjaan saya, atau hanya melemparkan ide, silakan lakukan di Twitter saya: @4Eyes6Senses.

Dengan proyek ini, saya ingin membuat ekstensi sensor kumis sebelumnya dapat dipakai dan membuatnya lebih ringan, lebih hemat biaya, serta lebih mudah dibuat. Berikut adalah ikhtisar dari berbagai komponen dan fungsinya:

- Dua set perangkat kumis sensor fleksibel yang dibuat khusus (total 4, 2 per sisi) menerima informasi sentuhan (melengkung, melenturkan, dll.) dari objek di lingkungan sekitar pengguna. Informasi tegangan/resistensi awal yang diterima oleh masing-masing sensor kemudian diubah menjadi informasi sudut tikungan (misalnya, sudut tikungan 10 derajat). Informasi sudut tikungan ini kemudian diubah menjadi output modulasi lebar pulsa proporsional dan dikirim ke motor getaran yang sesuai di dahi pengguna.

- Setiap sensor flex kumis terpasang ke ProtoBoard 1 dan terhubung ke Arduino UNO yang melakukan transduksi/konversi.

- Empat motor getaran memasok rangsangan taktil ke dahi pengguna. Setiap motor yang digunakan berkorelasi dengan satu whisker, intensitas getaran motor didasarkan pada ambang batas yang akan ditetapkan berdasarkan sensor whisker.

Perlengkapan

14 "panjang, 0,08" lebar, 0,03" strip polistiren tebal

4 sensor tikungan/fleksi searahSugru

colokan JST

Motor getaran

Ikat kepala keras

ProtoBoard - Kotak 1"

Kit kawat (saya sarankan isolasi silikon) CATATAN: Anda akan menggunakan sekitar 2-3 kaki kawat untuk setiap sambungan

1/16 akrilik bening atau karton tebal

Tabung panas menyusut

Kuku Cair

resistor 47k

NITECORE atau jenis ikat kepala lainnya

Velcro

Langkah 1: Perakitan Kumis

(Penafian! Ini diambil langsung dari instruksi sebelumnya.)

Butuh beberapa saat bagi saya untuk mengembangkan alat sensor kumis yang cukup fleksibel untuk meniru kumis asli, namun cukup kaku untuk secara konsisten kembali ke posisi lurus dan tidak tertekuk. Saya akhirnya menggunakan sensor tikungan/fleksi 4" searah dari Sistem Sensor Flexpoint (Lihat gambar 1). Steker JST disolder ke kaki sensor, kemudian strip polistiren tebal 14" panjang, lebar 0,08", tebal 0,03" (Saya membeli milik saya di toko perangkat keras lokal) adalah lem silikon yang menempel pada sensor, heat shrink diterapkan, dan lapisan pelindung Sugru dicetak di sekitar seluruh dasar unit kumis. Berikut adalah petunjuk rinci:

- Ambil ujung steker konektor JST 3-pin dan lepaskan kabel tengah (Lihat gambar 2-4)

- Gunting kabel steker sehingga Anda memiliki sisa kabel ~1,5 cm, lalu lepaskan dan solder kabel ini ke pin sensor (ingat orientasi steker/sensor). Saya menggunakan heat shrink untuk memberikan insulasi (Lihat gambar 5, 6)

- Pasang strip polistiren ke sensor dengan semacam perekat fleksibel (saya menggunakan lem silikon Liquid Nails). Pastikan untuk mengencangkan strip ke sensor dengan baik (Lihat gambar 7, 8)

- Ambil Sugru Anda (saya menggunakan paket 5g tunggal) dan cetak di sekitar dasar sensor/strip/steker memastikan untuk membungkus semua komponen ini. Juga, pastikan untuk menerapkan Sugru cukup tinggi untuk mengamankan strip sepenuhnya, tetapi tidak terlalu tinggi untuk membatasi kemudahan gerakan/penekukan sensor. Gunakan waktumu. Anda akan memiliki setidaknya 30-45 menit sampai Sugru mulai mengeras. Sebelum Anda mengeringkan, pastikan steker Anda terpasang dengan benar pada sisi stopkontak konektor JST (Lihat gambar 9-13)

- Terakhir, saya menempelkan label pada alat kumis. Sisi (Kiri/Kanan) dan posisi angka (1-4) digunakan (Lihat gambar 14, 15)

- Buat 3 lagi (atau berapa pun jumlah kumis yang Anda inginkan). Pastikan untuk membuat setiap kumis dengan cara yang sama. Ini akan membantu kalibrasi sensor nanti.

Langkah 2: Rakitan Gunung Kumis

Sekarang setelah sensor flex whisker selesai, kita sekarang dapat memasangnya ke bagian pipi (gambar 1). Metaterra merancang lengan melengkung dengan cakram untuk pemasangan, ia melakukannya menggunakan Adobe Illustrator dan menggunakan akrilik bening setebal 1/16 sebagai bahan. CATATAN: Jika pemotong laser tidak tersedia, Anda dapat mencoba membuat dudukan dari karton atau bahan lain yang mudah dipotong, cukup cetak PDF dan potong di sekitar tracing saat dilapis di atas karton. Setelah pemotongan laser, bor empat lubang ke akrilik, lalu jalin sumbat JST melalui lubang (gambar 1, 3, dan 4), lalu sematkan kumis ke bagian cakram dudukan menggunakan Sugru. Berikut adalah petunjuk detailnya:

- Buka file vektor lengan kumis (PDF). Bahan yang digunakan untuk instruksi ini adalah akrilik bening 1/16 dan dipotong dengan pemotong laser.

- Bor empat lubang ke dudukan pipi. Jangan ragu untuk bermain-main dengan ukuran lubang serta jarak untuk membuat kumis sedekat atau sejauh yang Anda inginkan.

- Tenun steker JST 2-pin melalui lubang. pastikan bahwa sisi-sisi dengan bukaan saling berhadapan.

- Pastikan port kumis Anda berada di tempat yang Anda inginkan. Gunakan Sugru dan cetak colokan JST di tempatnya pada bagian cakram (ini membawa saya sekitar empat paket Sugru). Dengan Sugru Anda akan memiliki waktu cetakan sekitar 30 menit, jadi luangkan waktu Anda dan pastikan whisker tidak tumpang tindih saat dicolokkan, dan colokan JST berorientasi ke tempat yang Anda inginkan. Setelah Anda puas dengan penempatannya, biarkan Sugru mengering selama sehari.

- Gambar referensi 9 dan 10 untuk langkah ini, perhatikan juga bahwa pada desain saya: putih = 3.3V, hitam = GND, dan merah adalah pin analog. Solder kedua ujung steker JST ke satu sisi ProtoBoard 1', lalu ulangi dengan whisker lainnya. Buat pembagi tegangan menggunakan desain saya atau ubah tata letak (Anda juga dapat melihat panduan pemasangan sensor fleksibel SparkFun).

- Untuk memasang potongan pipi ke ikat kepala, digunakan dua sekrup/baut untuk menahan lengan ke ikat kepala (gambar 11).

Langkah 3: Integrasi Motor Getaran, Ikat Kepala, & Pengaturan Baterai

Menghubungkan motor getaran cukup lurus ke depan, kabel merah akan terhubung ke pin PWM digital pada Arduino dan biru akan terhubung ke GND. Motor getaran dipasang pada ikat kepala NITECORE menggunakan velcro, penempatannya didasarkan pada kumis yang diikat, motor getaran luar diikat ke kumis depan dan motor getaran dalam diikat ke kumis belakang (Gambar 6).

- Solder kawat pada masing-masing ujung motor getar, berikan heat shrink ke setiap sambungan, lalu pasang heat shrink ke kabel motor getar serta kabel heat shrink yang baru (Gambar 2), ulangi 3 kali. Tempelkan velcro disc (sisi pengait) ke bagian belakang motor. Ulangi 3 kali.

- Potong satu strip velcro sehingga kumpulan kabel motor dapat diikat menjadi satu dan direkatkan ke bagian depan ikat kepala NITECORE (Lihat gambar 5). Tempelkan (saya menggunakan lem super) strip ke bagian depan bagian dalam ikat kepala dan kencangkan motor ke strip dengan orientasi yang sama saat Anda menempatkan lubang kumis pada pelat pipi (Gambar 7)

- Gunakan klip atau zip tie untuk menyambungkan kabel motor getar, ini akan membantu melindungi motor getar agar tidak tertarik/patah (Gambar 7).

Langkah 4: Mikroprosesor dan Menghubungkan Semuanya ke Arduino

Semua motor getaran dan kumis akan terhubung ke Arduino UNO. Anda akan memerlukan papan prototipe tambahan yang memungkinkan Anda menyolder 9 kabel GND dan 4 kabel 3.3V. Anda juga kemungkinan besar akan membutuhkan kit konektor dupoint untuk menambahkan pin dan housing ke kabel yang perlu dicolokkan langsung ke Arduino. Kabel pin motor getaran (kabel merah) terhubung ke pin digital Arduino: 3, 9, 10, 11 (Pin ini dipilih karena memungkinkan untuk PWM). Kabel GND motor getaran (hitam atau putih) akan disolder ke papan prototipe. Pin whisker (kabel merah) akan terhubung ke pin analog Arduino: A0, A1, A2, A3. Kabel VCC whisker (kabel putih) dan kabel ground (hitam) akan disolder ke papan prototipe.

Langkah 5: Terapkan Kode

Ok, sekarang saatnya untuk mengupload kode. Ada beberapa hal yang perlu Anda atur sebelum Anda siap untuk menguasai dunia.

- Pertama, gunakan multimeter untuk mengukur tegangan keluaran VCC dan hambatan pada resistor 10k. Masukkan nilai-nilai ini ke tempat masing-masing dalam kode.

- Kemudian, periksa kembali apakah semua variabel lain disetel ke input/output yang benar (mis., mtr, flexADC, dll…).

- Kemudian, colokkan Arduino Anda, dan unggah kodenya.

- Setelah Anda aktif dan berjalan, Anda akan melihat di serial monitor bahwa Bend + (nomor kumis) akan dicetak. Sekarang saatnya untuk mengkalibrasi kumis (setiap kumis adalah unik dan akan memiliki resistansi dasar yang sedikit berbeda). Setel variabel STRAIGHT_RESISTANCE ke apa pun yang dicetak oleh resistansi dasar (yaitu, posisi kumis yang tidak tertekuk). Kemudian, setel variabel BEND_RESISTANCE ke STRAIGHT_RESISTANCE + 30000.0. Dalam kode aslinya, variabel ini dimaksudkan untuk mencerminkan keluaran resistansi sensor fleksibel pada tikungan 90 derajat. Karena kumis kami tidak mendekati tikungan 90 derajat penuh (setidaknya dalam situasi tertentu), menambahkan 30000,0 ohm ke resistansi dasar berfungsi dengan baik. Jangan ragu untuk mengatur ketahanan tikungan ke apa pun yang paling cocok untuk aplikasi Anda. Jika Anda telah mengatur semuanya dengan benar, maka Anda akan melihat bahwa ketika kumis tidak ditekuk, sudut tikungan 0 derajat (kurang lebih) akan dicetak. Kemudian, Anda dapat mengatur nilai ambang yang akan mengaktifkan motor getaran berdasarkan sudut. Setelah ini, Anda siap berangkat!

Langkah 6: Selesai

Anda sekarang memiliki kumis yang dapat dipakai dan siap untuk (merasakan) dunia!

Jika Anda memiliki pertanyaan mendalam, ingin belajar tentang pembesaran manusia, ingin mengikuti pekerjaan saya, atau hanya melemparkan ide, silakan lakukan di Twitter saya:

Terima kasih!