Vaikščiojimo vadovas, skirtas pagerinti regos negalią turinčių žmonių mobilumą: 6 žingsniai

2025 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2025-01-23 14:59

Instrukcijos tikslas yra sukurti vaikščiojimo vadovą, kuriuo galėtų naudotis neįgalieji, ypač silpnaregiai. Instrukcija ketina ištirti, kaip galima efektyviai naudoti vaikščiojimo vadovą, kad būtų suformuluoti šio vaikščiojimo vadovo kūrimo projektavimo reikalavimai. Norint pasiekti tikslą, ši instrukcija turi šiuos konkrečius tikslus.

• Suprojektuoti ir įgyvendinti akinių prototipą, kuris padėtų žmonėms su regos negalia
• Sukurti vaikščiojimo vadovą, kuris sumažintų susidūrimą su kliūtimis silpnaregiams
• Sukurti duobių aptikimo kelio paviršiuje metodą

Trys atstumo matavimo jutikliai (ultragarsinis jutiklis) yra naudojami vaikščiojimo gide, kad būtų galima aptikti kliūtis kiekviena kryptimi, įskaitant priekį, kairę ir dešinę. Be to, sistema nustato duobes kelio paviršiuje, naudodamasi jutikliu ir konvoliuciniu nervų tinklu (CNN). Bendra mūsų sukurto prototipo kaina yra apie 140 USD, o svoris - apie 360 g, įskaitant visus elektroninius komponentus. Prototipui naudojami komponentai yra 3D spausdinti komponentai, aviečių pi, aviečių pi kamera, ultragarso jutiklis ir kt.

1 žingsnis: reikalingos medžiagos

• 3D spausdintos dalys

  1. 1 x 3D spausdinta kairioji šventykla
  2. 1 x 3D spausdinta dešinė šventykla
  3. 1 x 3D spausdintas pagrindinis rėmas

• Elektronika ir mechaninės dalys

  1. 04 x ultragarso jutiklis (HC-SR04)
  2. Raspberry Pi B+ (https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-3-model-b-plus/)
  3. Raspberry pi kamera (https://www.raspberrypi.org/products/camera-module-v2/) Ličio jonų baterija
  4. Laidai
  5. Ausinės

• Įrankiai

  1. Karštas klijai
  2. Guminis diržas (https://www.amazon.com/Belts-Gumber-Power-Transmis…

2 žingsnis: 3D spausdintos dalys

Akinių prototipas modeliuojamas naudojant „SolidWorks“(3D modelis), atsižvelgiant į kiekvieno elektroninio komponento matmenis. Atliekant modeliavimą, priekinis ultragarso jutiklis yra pastatytas akinyje, kad būtų galima aptikti tik priekines kliūtis, kairysis ir dešinysis ultragarso jutikliai yra nustatyti 45 laipsnių kampu nuo akinių centro taško, kad būtų galima aptikti kliūtis vartotojo petyje ir rankoje; Kitas ultragarso jutiklis yra nukreiptas į žemę, kad būtų galima nustatyti duobę. „Rpi“kamera yra reginio centre. Be to, reginio dešinė ir kairė šventykla yra skirtos atitinkamai aviečių pi ir akumuliatoriaus padėčiai. „SolidWorks“ir 3D spausdintos dalys rodomos iš skirtingo vaizdo.

Mes panaudojome 3D spausdintuvą, kad sukurtume reginio 3D modelį. 3D spausdintuvas gali sukurti prototipą, kurio didžiausias dydis yra 34,2 x 50,5 x 68,8 (ilgis x plotis x aukštis) cm. Be to, medžiaga, naudojama spektaklio modeliui sukurti, yra polilaktinės rūgšties (PLA) gija, ją lengva gauti ir ji kainuoja nebrangiai. Visos reginio dalys gaminamos namuose, o surinkimo procesą galima lengvai atlikti. Norint sukurti reginio modelį, reikia maždaug 254 g PLA su pagalbine medžiaga.

3 žingsnis: komponentų surinkimas

Visi komponentai yra surinkti.

1. Įdėkite aviečių pi į 3D spausdintą dešinę šventyklą
2. Įdėkite bateriją į 3D spausdintą kairę šventyklą
3. Įdėkite fotoaparatą prie pagrindinio rėmo priekio, kur yra padaryta anga fotoaparatui
4. Įdėkite ultragarso jutiklį į nurodytą skylę

4 žingsnis: aparatinės įrangos jungtys

Kiekvieno komponento jungtis susieta su aviečių pi ir parodoma, kad priekinio jutiklio gaidukas ir aido kaištis yra prijungti prie aviečių pi GPIO8 ir GPIO7 kaiščio. GPIO14 ir GPIO15 jungia duobės aptikimo jutiklio gaiduką ir aidą. Baterija ir ausinės yra prijungtos prie „Micro USB“maitinimo šaltinio ir „Raspberry pi“garso lizdo.

5 žingsnis: vartotojo prototipas

Aklas vaikas nešioja prototipą ir jaučiasi laimingas vaikščiodamas aplinkoje be jokių susidūrimų su kliūtimis. Bendra sistema suteikia gerą patirtį testuojant su silpnaregiais.

6 žingsnis: Išvados ir ateities planas

Pagrindinis šios instrukcijos tikslas yra sukurti vaikščiojimo vadovą, kuris padėtų silpnaregiams žmonėms savarankiškai naršyti aplinkoje. Kliūčių aptikimo sistema siekia parodyti, kad aplinkui yra kliūčių priekio, kairės ir dešinės kryptimis. Duobių aptikimo sistema aptinka duobes kelio paviršiuje. Ultragarso jutiklis ir „Rpi“kamera naudojami užfiksuoti sukurto vaikščiojimo vadovo realaus pasaulio aplinką. Atstumas tarp kliūties ir vartotojo apskaičiuojamas analizuojant ultragarso jutiklių duomenis. Duobių vaizdai iš pradžių treniruojami naudojant konvoliucinį nervų tinklą, o duobės aptinkamos kiekvieną kartą užfiksuojant vieną vaizdą. Tada sėkmingai sukurtas vaikščiojimo vadovo prototipas, kurio svoris yra apie 360 g, įskaitant visus elektroninius komponentus. Pranešimas vartotojams pateikiamas su kliūtimis ir duobėmis per garso signalus ausinėmis.

Remiantis teoriniu ir eksperimentiniu darbu, atliktu vykdant šią instrukciją, rekomenduojama atlikti tolesnius tyrimus, siekiant pagerinti vaikščiojimo vadovo efektyvumą, sprendžiant šiuos dalykus.

• Sukurtas vaikščiojimo vadovas tapo šiek tiek nepatogus dėl kelių elektroninių komponentų naudojimo. Pavyzdžiui, naudojamas aviečių pi, tačiau čia nenaudojamos visos aviečių pi funkcijos. Taigi sukūrus taikomąją integruotą grandinę (ASIC) su sukurto vaikščiojimo vadovo funkcijomis, galima sumažinti prototipo dydį, svorį ir kainą
• Realaus pasaulio aplinkoje kai kurios esminės kliūtys, su kuriomis susiduria silpnaregiai, yra kelio paviršiuje esančios kupros, laiptų padėtis, kelio paviršiaus lygumas, vanduo ant kelio dangos ir kt. Tačiau sukurtas vaikščiojimo vadovas nustato tik duobes kelyje paviršius. Taigi, vaikščiojimo vadovo tobulinimas, atsižvelgiant į kitas esmines kliūtis, gali prisidėti prie tolesnių tyrimų, skirtų padėti žmonėms su regos negalia
• Sistema gali aptikti kliūtis, bet negali suskirstyti į kliūtis, kurios yra būtinos regėjimo negalią turintiems žmonėms navigacijoje. Semantinis aplinkos pikselių segmentavimas gali padėti suskirstyti į aplinką esančias kliūtis.