Cat Whisker Sensory Extension Wearable (2.0): 6 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

ეს პროექტი არის გაგრძელება და ხელახალი წარმოდგენა ჩემი ყოფილი კოლეგის (metaterra) "Whisker Sensory Extension Wearable".

ამ პროექტის მიზანი იყო ფოკუსირება ახალი, გამოთვლით გამდიდრებული "სენსორული გაფართოებების" შექმნაზე, რაც ბუნებრივი სამყაროს გაფართოებული შეგრძნების საშუალებას იძლევა. ჩემი მთავარი ძალისხმევა ამ პროექტთან მიმართებაში იყო სენსორული გადიდების დამზადებასა და განხორციელებაში, რაც გააფართოებს გრძნობას სენსორების საშუალებით და უპასუხებს მომხმარებლისთვის ტაქტილურ გამომუშავებას. მიზანია ვინმეს მისცეს საშუალება შექმნას საკუთარი სენსორული გაფართოებები და, ამრიგად, ადამიანის/ცხოველის შინაგანი შეგრძნებები აპარატურაზე მოახდინოს. ჩვენი გრძნობების ეფექტურად გაფართოება ახალი და ამაღელვებელი გზებით, რაც გამოიწვევს უკეთეს გაგებას იმის შესახებ, თუ როგორ ახერხებს ჩვენი ტვინი ადაპტირებას ახალ გარე გრძნობებთან.

ეს მასალა დაფუძნებულია ნაციონალური სამეცნიერო ფონდის მიერ მხარდაჭერილ სამუშაოზე გრანტის No 1736051 ფარგლებში.

პროექტი შემუშავდა ლაბორატორიაში სათამაშო გამოთვლებისა და ხელნაკეთობების ტექნიკური ლაბორატორიის კოლორადო ბოლდერის უნივერსიტეტში.

თუ თქვენ გაქვთ რაიმე შეკითხვა, გინდათ გააგრძელოთ ჩემი მუშაობა, ან უბრალოდ იდეები შემოგთავაზოთ, გთხოვთ ასე მოიქცეთ ჩემს Twitter– ზე: @4Eyes6Senses.

ამ პროექტის წყალობით, მსურდა გამოვიყენო წინა ვისკის სენსორული გაფართოება, რომ გავხადო იგი უფრო მსუბუქი, უფრო ეკონომიური, ასევე უფრო ადვილი ასაშენებელი. აქ არის მიმოხილვა სხვადასხვა კომპონენტისა და მათი ფუნქციების შესახებ:

- ორი კომპლექტი მორგებული მოქნილი სენსორული ვისკის მოწყობილობები (სულ 4, 2 თითოეულ მხარეს) იღებს ტაქტილურ ინფორმაციას (მოსახვევში, მოხრაში და ა.შ.) მომხმარებლის უშუალო გარემოში არსებული ობიექტებიდან. თითოეული სენსორის მიერ მიღებული საწყისი ძაბვის/წინააღმდეგობის შესახებ ინფორმაცია შემდგომ გარდაიქმნება მოსახვევის კუთხის ინფორმაციად (მაგ., მოსახვევის კუთხე 10 გრადუსი). ეს მოსახვევის კუთხის ინფორმაცია შემდგომ გარდაიქმნება პროპორციული პულსის სიგანის მოდულაციის გამომუშავებად და იგზავნება მომხმარებლის ვიბრაციის ძრავებზე მომხმარებლის შუბლზე.

- თითოეული ვისკის მოქნილი სენსორი მიმაგრებულია 1 ProtoBoard- ზე და უკავშირდება Arduino UNO- ს, რომელიც ახდენს გადამყვან/გარდაქმნას.

- ოთხი ვიბრაციული ძრავა ამარაგებს მომხმარებლის შუბლს ტაქტილურ სტიმულს. გამოყენებული თითოეული ძრავა კორელაციაშია ერთ ულვაშთან, ვიბრაციის ძრავის ინტენსივობა ემყარება იმ ბარიერს, რომელიც დადგენილი იქნება ვისკის სენსორის საფუძველზე.

მარაგები

14 "სიგრძის, 0.08" სიგანის, 0.03 "სისქის პოლისტიროლის ზოლები

4 ინჩიანი მიმართულების მოსახვევის/მოქნილი სენსორი შაქარი

JST სანთლები

ვიბრაციის ძრავები

მძიმე თავსაბურავები

ProtoBoard - მოედანი 1"

მავთულის ნაკრები (მე გირჩევთ სილიკონის იზოლაციას) შენიშვნა: თქვენ იყენებთ დაახლოებით 2-3 ფუტი მავთულს თითოეული კავშირისთვის

1/16 სქელი გამჭვირვალე აკრილის ან მუყაოს

სითბოს შემცირება მილები

თხევადი ლურსმნები

47k რეზისტორები

NITECORE ან სხვა სახის თავსაბურავი

Velcro

ნაბიჯი 1: ვისკის შეკრება

(პასუხისმგებლობის შეზღუდვა! ეს არის აღებული უშუალოდ წინა ინსტრუქციიდან.)

ცოტა დრო დამჭირდა ვისკის სენსორული აპარატის შესაქმნელად, რომელიც საკმარისად მოქნილი იყო რეალური ვისკის იმიტირებისთვის, მაგრამ საკმაოდ მყარი, რათა თანმიმდევრულად დაებრუნებინა სწორ, არ მოხრილ მდგომარეობაში. მე დავასრულე Flexpoint Sensor Systems– დან 4”ცალმხრივი მოსახვევის/მოქნილი სენსორის გამოყენებით (იხ. სურათი 1). JST დანამატი მიმაგრებულია სენსორის ფეხებზე, შემდეგ 14” სიგრძის, 0.08”სიგანის, 0.03” სისქის პოლისტიროლის ზოლები (მე შევიძინე ჩემი დანადგარი ადგილობრივ ტექნიკურ მაღაზიაში) არის სილიკონის წებოთი შეკრული სენსორზე, გამოიყენება სითბოს შემცირება და შაქრის დამცავი საფარი ჩამოსხმულია ვისკის განყოფილების მთელ ბაზაზე. აქ არის დეტალური ინსტრუქციები:

-აიღეთ 3-პინიანი JST კონექტორის საცობი და ამოიღეთ ცენტრალური მავთული (იხილეთ ფიგურები 2-4)

- დააკაკუნეთ შტეფსელის მავთულები ისე, რომ დარჩეს cm 1.5 სმ მავთული, შემდეგ გადააადგილეთ და შეაერთეთ ეს მიერთებები სენსორის მიმაგრებამდე (დაიმახსოვრეთ დანამატი/სენსორის ორიენტაცია). მე გამოვიყენე სითბოს შემცირება იზოლაციის უზრუნველსაყოფად (იხ. ფიგურები 5, 6)

- დააინსტალირეთ პოლისტიროლის ზოლი სენსორზე რაიმე სახის მოქნილი წებოვანი საშუალებით (მე გამოვიყენე Liquid Nails სილიკონის წებო). დარწმუნდით, რომ სენსორის ზოლი კარგად არის დამაგრებული (იხ. ფიგურები 7, 8)

- აიღეთ თქვენი სუგრუ (მე გამოვიყენე ერთი 5 გ პაკეტი) და ჩამოაყალიბეთ იგი სენსორის/ზოლის/დანამატის ბაზაზე, დარწმუნდით, რომ მოათავსეთ ყველა ეს კომპონენტი. ასევე, დარწმუნდით, რომ გამოიყენეთ Sugru საკმარისად მაღალი ზოლის სრულად უზრუნველსაყოფად, მაგრამ არც ისე მაღალი, რომ შეზღუდოს სენსორის მოძრაობის/მოსახვევის სიმარტივე. მიიღეთ დრო. თქვენ გექნებათ მინიმუმ 30-45 წუთი, სანამ სუგრუ არ დაიწყებს გამკვრივებას. სანამ გაშრობთ, დარწმუნდით, რომ თქვენი შტეფსელი კარგად ჯდება JST კონექტორის მიმღების მხარეში (იხ. ფიგურები 9-13)

- და ბოლოს, მე დავიმაგრე ეტიკეტები ვისკის აპარატზე. გვერდი (L/R) და ნომრის პოზიცია (1-4) გამოყენებულია (იხ. ფიგურები 14, 15)

- გააკეთეთ კიდევ 3 (ან რა რაოდენობის უსტვერიც გსურთ). დარწმუნდით, რომ შექმენით თითოეული ვისკი ერთნაირად. ეს ხელს შეუწყობს სენსორის დაკალიბრებას მოგვიანებით.

ნაბიჯი 2: ვისკის მთის შეკრება

ახლა, როდესაც ვისკის მოქნილი სენსორები დასრულებულია, ჩვენ ახლა შეგვიძლია დავაყენოთ ისინი ლოყაზე (სურათი 1). მეტატერამ დააპროექტა მოსახვევი დისკი სამონტაჟო დისკზე, მან ეს გააკეთა Adobe Illustrator– ის გამოყენებით და გამოიყენა 1/16 სისქის გამჭვირვალე აკრილი, როგორც მასალა. შენიშვნა: თუ ლაზერული საჭრელი არ არის ხელმისაწვდომი, შეგიძლიათ სცადოთ სამაგრების გაკეთება მუყაო ან სხვა ადვილად მოსაჭრელი მასალა, უბრალოდ ამობეჭდეთ PDF და გაჭერით კვალდაკვალ, სანამ ის დაფარულია მუყაოზე. ლაზერული ჭრის შემდეგ გაბურღეთ ოთხი ხვრელი აკრილში, შემდეგ კი ქსოვის JST სანთლები ხვრელებში (სურათი 1, 3 და 4), შემდეგ ჩადეთ ულვაში მთაზე დისკზე Sugru– ს გამოყენებით. აქ არის დეტალური ინსტრუქცია:

- გახსენით ვისკის მხრის ვექტორული ფაილი (PDF). ამ ინსტრუქციისთვის გამოყენებული მასალა არის 1/16 გამჭვირვალე აკრილი და დაჭრილი ლაზერული საჭრელით.

- გაბურღე ოთხი ხვრელი ლოყაზე. მოგერიდებათ ვითამაშოთ ხვრელის ზომით, ასევე მანძილით, რათა ვისკები იყოს ახლოს ან შორს, როგორც გინდათ.

- ქსოვის 2-pin JST plug მეშვეობით ხვრელები. დარწმუნდით, რომ გახსნის მხარეები ერთმანეთისგან შორს არის.

- დარწმუნდით, რომ თქვენი ვისკის პორტები მდებარეობს იქ, სადაც გსურთ რომ იყოს. გამოიყენეთ Sugru და ჩამოაყალიბეთ JST სანთლები ნაჭრის დისკის ნაწილზე (ამან მომიტანა ოთხი Sugru პაკეტი). Sugru– სთან ერთად თქვენ გექნებათ ჩამოსხმის დრო დაახლოებით 30 წუთი, ასე რომ აიღეთ დრო და დარწმუნდით, რომ ვისკები არ გადაფარავს ერთმანეთთან შეერთებისას და რომ JST სანთლები ორიენტირებულია იქ, სადაც გსურთ. მას შემდეგ რაც კმაყოფილი დარჩებით განთავსებით, ნება მიეცით Sugru გაშრეს ერთი დღის განმავლობაში.

- მითითებული ფიგურა 9 და 10 ამ ნაბიჯისათვის, ასევე გაითვალისწინეთ, რომ ჩემს დიზაინზე: თეთრი = 3.3V, შავი = GND, ხოლო წითელი არის ანალოგური პინი. შეაერთეთ JST დანამატის ორი ბოლო 1 '' ProtoBoard- ის ერთ მხარეს, შემდეგ გაიმეორეთ მეორე ულვაში. შექმენით ძაბვის გამყოფი ჩემი დიზაინის გამოყენებით ან შეცვალეთ განლაგება (თქვენ ასევე შეგიძლიათ ნახოთ SparkFun– ის მოქნილი სენსორის ჩართვის სახელმძღვანელო).

- ლოყის ნაჭრები თავსაბურავზე რომ მიამაგროთ, გამოიყენება ორი ხრახნი/ჭანჭიკი, რომ ხელი დაიჭიროს თავსაბურავზე (სურათი 11).

ნაბიჯი 3: ვიბრაციის საავტომობილო ინტეგრაცია, თავსაბურავი და ბატარეის დაყენება

ვიბრაციის ძრავების დაკავშირება საკმაოდ სწორია, წითელი კაბელი შეუერთდება ციფრულ PWM პინს Arduino– ზე და ლურჯი დაუკავშირდება GND– ს. ვიბრაციის ძრავები მიმაგრებულია NITECORE თავსაბურავზე velcro– ს გამოყენებით, განთავსება ემყარება ვისკს, რომელზედაც იგი მიბმულია, გარე ვიბრაციის ძრავები მიბმულია წინა ულვაში და შიდა ვიბრაციის ძრავები უკანა ულვაშია (სურათი 6).

- შემაერთეთ მავთული თითოეული ვიბრაციული ძრავის ბოლოზე, წაისვით სითბოს შემცირება თითოეულ შეერთებაზე, შემდეგ წაისვით სითბოს შემცირება ვიბრაციის ძრავის კაბელზე, ისევე როგორც ახლად გათბობის კაბელებზე (სურათი 2), გაიმეორეთ 3 -ჯერ. მიამაგრეთ ველკრო დისკი (კაკვის მხარე) ძრავის უკანა ნაწილზე. გაიმეორეთ 3 ჯერ.

- გაჭერით ველკროს ერთი ზოლი ისე, რომ ძრავის მავთულის კოლექცია ერთმანეთთან იყოს შეკრული და ხავერდოვანი მიმაგრებული NITECORE თავსაბურავის წინა მხარეს (იხ. სურათი 5). მიამაგრეთ (მე გამოვიყენე სუპერ წებო) ლენტი თავსაბურავის შიდა წინა მხარეს და მოათავსეთ ძრავები ზოლზე იმავე ორიენტაციით, როგორც ლოყის ფირფიტაზე მოათავსეთ ვისკის პორტები (სურათი 7)

- ვიბრაციის ძრავის სადენების დასაკავშირებლად გამოიყენეთ დამჭერი ან სამაჯური, ეს დაიცავს ვიბრაციის ძრავებს გაყვანის/გატეხვისგან (სურათი 7).

ნაბიჯი 4: მიკროპროცესორი და მისი დაკავშირება არდუინოსთან

ყველა ვიბრაციის ძრავა და ვისკი დაუკავშირდება Arduino UNO– ს. თქვენ დაგჭირდებათ დამატებითი პროტოტიპის დაფა, რომელიც საშუალებას მოგცემთ შეაერთოთ 9 GND კაბელი და 4 3.3V კაბელი. თქვენ ასევე დაგჭირდებათ დუპუნქტის კონექტორის ნაკრები კაბელებში ქინძისთავებისა და კორპუსების დასამატებლად, რომლებიც პირდაპირ არდუინოში უნდა იყოს ჩართული. ვიბრაციის საავტომობილო სადენების მავთულები (წითელი კაბელი) აკავშირებს Arduino ციფრულ ქინძისთავებს: 3, 9, 10, 11 (ეს ქინძისთავები შეირჩა, რადგან ისინი იძლევა PWM- ს). ვიბრაციის ძრავის GND მავთულები (შავი ან თეთრი) შეიკვრება პროტოტიპების დაფაზე. ვისკის ქინძისთავები (წითელი კაბელი) დაუკავშირდება არდუინოს ანალოგიურ ქინძისთავებს: A0, A1, A2, A3. ვისკის VCC კაბელები (თეთრი კაბელი) და მიწის კაბელები (შავი) შეიკვრება პროტოტიპების დაფაზე.

ნაბიჯი 5: განახორციელეთ კოდი

კარგი, ახლა დროა ატვირთოთ კოდი. არსებობს რამდენიმე რამ, რაც თქვენ უნდა შეცვალოთ, სანამ მზად იქნებით სამყაროს გასანათებლად.

- პირველი, გამოიყენეთ მულტიმეტრი, რომ გაზომოთ VCC გამომავალი ძაბვა და წინააღმდეგობა 10k რეზისტორზე. შეიყვანეთ ეს მნიშვნელობები კოდში მათ შესაბამის წერტილებში.

- შემდეგ, ორმაგად შეამოწმეთ, რომ ყველა სხვა ცვლადი დაყენებულია სწორ შესასვლელ/გამოსავალზე (მაგ., Mtr, flexADC და ა.შ …).

- შემდეგ, შეაერთეთ თქვენი Arduino და ატვირთეთ კოდი.

- მუშაობის დაწყებისთანავე დაინახავთ სერიულ მონიტორზე, რომელსაც დაბეჭდის Bend + (ვისკის ნომერი). ახლა დროა ვისკის დაკალიბრება (თითოეული ვისკი უნიკალურია და ექნება ოდნავ განსხვავებული საწყისი წინააღმდეგობა). დააყენეთ STRAIGHT_RESISTANCE ცვლადი, როგორიც არ უნდა იყოს საბაზისო წინააღმდეგობა (ანუ უხერხებელი ვისკის პოზიცია), როგორც იბეჭდება. შემდეგ დააყენეთ BEND_RESISTANCE ცვლადი STRAIGHT_RESISTANCE + 30000.0. თავდაპირველ კოდში ეს ცვლადი უნდა ასახავდეს მოქნილი სენსორის წინააღმდეგობის გამომუშავებას 90 გრადუსიანი მოსახვევში. ვინაიდან ჩვენი ულვაშები არ მიდიან სადმე ახლოს 90 გრადუსიან მოსახვევამდე (ყოველ შემთხვევაში ტიპიურ სიტუაციებში), 30000.0 ოჰმ-ის დამატება საწყის წინააღმდეგობას მშვენივრად მუშაობს. მოგერიდებათ დაადგინოთ მოსახვევობის წინააღმდეგობა იმის მიმართ, რაც საუკეთესოდ მუშაობს თქვენთვის. თუ ყველაფერი სწორად გაქვთ დაყენებული, მაშინ ხედავთ, რომ როდესაც ვისკი არ არის მოხრილი, დაიწერება 0 გრადუსიანი კუთხე (მეტნაკლებად). შემდეგ, თქვენ შეგიძლიათ დააყენოთ ბარიერის მნიშვნელობები, რომლებიც გაააქტიურებენ ვიბრაციის ძრავებს კუთხის მიხედვით. ამის შემდეგ, კარგია წასვლა!

ნაბიჯი 6: შესრულებულია

ახლა თქვენ გაქვთ ულვაშის ტარება და მზად ხართ (შეიგრძნოთ) სამყარო!

თუ თქვენ გაქვთ რაიმე სიღრმისეული შეკითხვა, გინდათ გაეცნოთ ადამიანის გადიდებას, გინდათ გააგრძელოთ ჩემი საქმიანობა, ან უბრალოდ იდეები შემოიფარგლოთ, გთხოვთ ასე მოიქცეთ ჩემს Twitter- ზე:

მადლობა!