Sarung Tangan Haptic untuk Tunanetra: 7 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Sarung tangan Haptic adalah perangkat untuk tunanetra dan/atau tunanetra yang memberikan informasi kepada pemakainya tentang rintangan di sekitar mereka. Sarung tangan menggunakan dua sensor ultrasonik yang melaporkan jarak dan orientasi objek. Bergantung pada apa yang dideteksi oleh sensor ini, motor getaran yang ditempatkan di seluruh sarung tangan bergetar dalam pola yang unik untuk menyampaikan informasi ini kepada pengguna.

Langkah 1: Daftar Persediaan

Elektronik:

- #1201: Cakram Motor Mini Bergetar - ERM (x4) [$1,95 ea.]

- #2305: Adafruit DRV2605L Haptic Motor Controller (x4) [$7,95 ea.]

- #659: FLORA - Platform elektronik yang dapat dipakai - Kompatibel dengan Arduino [$14,95]

- Sensor Jarak Ultrasonik HC-SR04 (x2) [$2,99 ea.]

- #2717: TCA9548A I2C Multiplexer [$6,95]

- #3287: 3 dudukan baterai AA dengan konektor JST [$2,95]

- #1608: PCB papan tempat memotong roti Adafruit Perma-Proto Seperempat - Tunggal [$2,95]

- Kabel pita

- Resistor 200 dan 220 ohm

Pembuatan:

- Strip Velcro [$2,98]

- #615: Set jarum - ukuran 3/9 - 20 jarum [$1,95]

- Neoprene, atau kain tahan lama lainnya

Total Biaya: $78,31

Sebagian besar komponen dibeli dari Adafruit.com

Langkah 2: Breadboarding

Langkah pertama adalah menghubungkan semua komponen Anda menggunakan papan tempat memotong roti sehingga Anda dapat memastikan semuanya berfungsi dengan baik sebelum memasangnya ke produk akhir. Diagram sirkuit dan gambar berikut akan memberi Anda gambaran tentang di mana semuanya perlu dihubungkan. Berikut adalah rincian dari apa yang dilakukan masing-masing komponen:

Arduino Uno/FLORA

Ini adalah mikrokontroler, yang merupakan bagian yang dapat diprogram. Ini juga menyediakan daya ke semua komponen dari baterai. Saya awalnya menghubungkan semuanya ke Arduino Uno karena memiliki pasokan 5v, tetapi kemudian menggantinya dengan FLORA dan 3 baterai AA (4.5v).

Pengontrol Motor Haptik

Kontroler ini terhubung langsung ke setiap motor getaran dan memungkinkan Anda untuk memprogram setiap motor getaran secara independen satu sama lain, sementara juga memiliki keuntungan termasuk perpustakaan efek getaran yang telah ditetapkan sebelumnya. Ini tidak penting untuk fungsi sarung tangan, tetapi membuatnya jauh lebih mudah untuk diprogram karena Anda tidak perlu memprogram pola getaran Anda sendiri dari awal.

Multiplexer

Ini hanya bertindak sebagai semacam expander karena tidak ada cukup pin SCL/SDA pada FLORA untuk mengakomodasi semua pengontrol motor haptic. Ini juga memungkinkan Anda untuk berkomunikasi dengan setiap pengontrol motor haptic secara independen dengan menetapkan alamat unik untuk masing-masing pengontrol.

Motor Getaran

Inilah yang memberi pengguna umpan balik haptic. Mereka bergetar dalam pola tertentu tergantung pada bagaimana Anda memprogramnya. Lebih lanjut tentang bagaimana mereka bekerja di sini.

Sensor Ultrasonik

Sensor inilah yang mengukur jarak benda di depannya. Mereka melakukan ini dengan mengirimkan sinyal "pemicu", yang memantul dari objek terdekat dan kembali sebagai sinyal "gema". Program kemudian dapat menginterpretasikan waktu tunda dan menghitung perkiraan jarak. Pastikan untuk memberi label "kiri" dan "kanan" agar Anda tidak bingung nantinya. Lebih lanjut tentang bagaimana mereka bekerja di sini.

Langkah 3: Pengkodean

Sekarang setelah semuanya terhubung, Anda dapat mengunduh kode ke FLORA Anda dan mengujinya. Unduh file di bawah ini dan perpustakaan yang diperlukan (tautan di bawah). Kode contoh ini memiliki fungsi yang tercantum dalam tabel di atas.

Untuk menguji kode, letakkan benda datar besar kurang dari 6 inci dari sensor ultrasonik di sebelah kanan. RBG on-board harus berkedip biru dengan cepat. Saat Anda memindahkan objek lebih jauh, kedipan seharusnya menjadi kurang cepat. Secara bersamaan, salah satu motor getaran (yang nantinya akan ditempatkan pada ibu jari) akan bergetar dengan cepat ketika objek berjarak kurang dari 6 inci dan mulai bergetar dengan daya yang lebih kecil semakin jauh Anda memindahkan objek. Pola yang sama ini harus berlaku untuk sensor ultrasonik kiri, hanya dengan cahaya oranye, bukan biru

Saya telah menambahkan fitur tambahan, yaitu RBG harus berkedip merah muda dan sensor getaran jari tengah dan telapak tangan harus bergetar ketika kedua sensor mendeteksi objek yang berjarak kurang dari 6 inci. Namun, fitur ini tidak terlalu dapat diandalkan. Saya menyimpan motor getaran jari tengah dan telapak tangan dalam desain akhir untuk berjaga-jaga jika orang ingin menghadirkan fungsi yang lebih kreatif untuk mereka.

*JANGAN* tancapkan papan FLORA ke komputer melalui usb saat baterai eksternal masih terhubung! Selalu cabut dari baterai eksternal terlebih dahulu.

*SEBELUM* mengunduh kode contoh yang disediakan di sini, Anda perlu mengunduh pustaka/driver berikut:

learn.adafruit.com/adafruit-arduino-ide-se…

github.com/adafruit/Adafruit_DRV2605_Libra…

github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

Jika kode tampaknya tidak berjalan atau sensor/motor Anda tidak merespons:

- Pastikan Anda telah memilih port COM yang benar di program Arduino.

- Pastikan motor getaran Anda terhubung sepenuhnya ke papan tempat memotong roti/pengendali motor haptic. Kabel yang menghubungkannya sangat tipis dan dapat dengan mudah dilonggarkan.

- Periksa kembali apakah Anda belum mencampur kabel SCL/SDA (multiplexer) atau kabel ECHO dan TRIG (sensor ultrasonik). Ini tidak akan berfungsi jika ini diaktifkan.

- Jika semuanya berfungsi normal saat dicolokkan melalui usb, tetapi bermasalah saat terhubung ke baterai eksternal, mungkin sudah saatnya untuk menggantinya dengan baterai baru.

Langkah 4: Menyolder Koneksi Data

Sekarang setelah kode dipastikan berfungsi, Anda dapat mulai merakit produk akhir. Saya mulai dengan terlebih dahulu menggambar semua koneksi pada garis tangan, untuk memvisualisasikan semua koneksi akhir. Saya fokus pada semua koneksi data terlebih dahulu, dan kemudian menyambungkan kabel listrik dan ground di akhir. Juga pada tahap ini saya lupa menyolder resistor ke pin ECHO dan GND dari sensor ultrasonik (oops), sehingga tidak ada dalam gambar. Saya akhirnya menambahkannya ketika saya menghubungkan sensor ultrasonik ke "hub" daya di bagian tengah sarung tangan.

Saya mulai dengan menyolder semua koneksi ke FLORA, dan naik melalui multiplexer, pengontrol motor haptic, dan motor getaran. Saya memperkuat koneksi saya dengan lem panas, tabung panas menyusut, dan pita listrik.

Di semua gambar, warna kawat sesuai dengan koneksi berikut:

Kekuatan merah

HITAM: tanah

KUNING: scl

PUTIH: sda

HIJAU: motor (-)

ABU-ABU: bermotor (+)

COKLAT: gema sensor ultrasonik

ORANGE: trigonometri sensor ultrasonik

Langkah 5: Membuat Sarung Tangan

Sarung tangan terdiri dari komponen-komponen berikut:

- Badan sarung tangan utama (yang menahan getaran telapak tangan)

- 3 tali jari (kelingking, tengah, ibu jari), yang menahan 3 motor getaran

- Tali lengan untuk menahan baterai

Saya memutuskan desain sarung tangan tanpa jari demi kesederhanaan, dan Anda dapat melihat template umum di atas. Sketsa ini bukan untuk skala, dan Anda mungkin harus menyesuaikan ukurannya agar pas dengan tangan Anda. Ini dimaksudkan untuk dipakai di tangan kiri. Saya pertama kali menelusuri desain ke bagian bawah beberapa kain, dan kemudian menggunakan pisau Xacto untuk memotongnya. Saya membentuk potongan jari dengan memotong potongan kain yang cukup panjang untuk membungkus jari saya, dan menjahit tali Velcro untuk menahannya di tempatnya. Saya kemudian membuat kantong untuk menampung motor getaran dan menjahitnya ke tali jari serta ke tengah bagian bawah badan sarung tangan utama (dekat telapak tangan).

Desain ini membutuhkan jahitan minimal, dan saya hanya menjahit dalam skenario ini:

- Tempelkan/perkuat strip Velcro ke kain.

- Jahit kantong motor getaran ke tali jari dan badan sarung tangan utama.

- Bangun kantong baterai di tali lengan.

Langkah 6: Perakitan (Bagian 1)

Sekarang setelah sarung tangan dirakit dan semua kabel selesai, saya mulai menempelkan komponen listrik ke sarung tangan. Untuk langkah ini, saya mengikuti gambar yang saya buat sebelumnya dan meletakkan semua bagian. Saya kemudian mulai menjahitnya menggunakan benang. Saya akhirnya menempatkan pengontrol motor haptic di sisi kiri sarung tangan alih-alih di atas karena lebih masuk akal begitu saya mulai merakit.

Langkah 7: Perakitan (Bagian 2 - PWR + GND)

Akhirnya, saya menghubungkan semua komponen saya ke daya dan ground. Untuk melakukan ini, saya menyiapkan ground dan power rail di papan tempat memotong roti kecil saya, dengan menghubungkannya ke gnd dan pwr FLORA. Saya menghubungkan pengontrol motor haptic dan multiplexer saya ke rel ini. Saya kemudian menghubungkan sensor ultrasonik saya ke pwr dan gnd, tetapi juga memanfaatkan ruang ekstra di papan tempat memotong roti untuk menambahkan resistor yang saya lupakan sebelumnya. Resistor ini sangat penting karena membuat pembagi yang menurunkan tegangan sinyal ECHO, yang kembali ke FLORA.

Agak sulit untuk menyolder koneksi gnd dan pwr setelah semuanya sudah dijahit, jadi Anda mungkin ingin melakukan semua penyolderan terlebih dahulu. Masuk akal bagi saya untuk menunggu karena saya masih belum sepenuhnya yakin seperti apa tata letak akhir semua komponen nantinya.

Menggunakan lem Gorilla, saya menempelkan potongan kayu kecil ke sarung tangan untuk mengangkat papan tempat memotong roti, dan menambahkan Velcro untuk merekatkan papan tempat memotong roti ke kayu (lihat gambar di atas). Saya melakukan ini sehingga saya dapat dengan mudah mengangkatnya dan memeriksa celana pendek.

Langkah terakhir adalah merekatkan sensor ultrasonik Anda ke kedua sisi papan tempat memotong roti yang ditinggikan.

Dan ANDA SELESAI!