Katės ūsų sensorinis prailginimas (2.0): 6 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:46

Šis projektas yra mano buvusios kolegės (metaterros) „Whisker Sensory Extension Wearable“tęsinys ir įsivaizdavimas.

Šio projekto tikslas buvo sutelkti dėmesį į naujų, skaičiavimu praturtintų „jutimo plėtinių“, leidžiančių geriau pažinti gamtos pasaulį, kūrimą. Didžiausios mano pastangos, susijusios su šiuo projektu, buvo skirtos jutiminių padidinimų gamybai ir įgyvendinimui, kurie praplės jutimą per jutiklius ir reaguos į lytėjimą. Siekiama, kad kiekvienas galėtų sukurti savo jutimo plėtinius ir taip susieti žmogaus/gyvūno pojūčius su aparatine įranga. Efektyviai išplėsdami savo pojūčius naujais ir jaudinančiais būdais, kurie padės geriau suprasti, kaip mūsų smegenys gali prisitaikyti prie naujų išorinių pojūčių.

Ši medžiaga pagrįsta darbu, kurį remia Nacionalinis mokslo fondas pagal dotaciją Nr. 1736051.

Projektas buvo sukurtas Kolorado Boulderio universiteto žaismingų skaičiavimo ir amatų technologijų laboratorijoje.

Jei turite klausimų, norite neatsilikti nuo mano darbo ar tiesiog mėtytis mintimis, padarykite tai mano „Twitter“: @4Eyes6Senses.

Su šiuo projektu norėjau nešioti ankstesnį ūsų sensorinį prailginimą ir padaryti jį lengvesnį, ekonomiškesnį ir lengviau sukonstruotą. Štai įvairių komponentų ir jų funkcijų apžvalga:

- Du pagal užsakymą pagamintų lanksčių jutiklių ūsų įtaisų rinkiniai (iš viso 4, 2 kiekvienoje pusėje) gauna lytėjimo informaciją (lenkimą, lankstymą ir pan.) Iš objektų, esančių artimiausioje vartotojo aplinkoje. Tada kiekvieno jutiklio gaunama pradinė įtampos/pasipriešinimo informacija paverčiama į lenkimo kampo informaciją (pvz., 10 laipsnių lenkimo kampas). Ši lenkimo kampo informacija vėliau paverčiama proporcinga impulsų pločio moduliavimo išvestimi ir siunčiama į atitinkamus vibracinius variklius ant vartotojo kaktos.

- Kiekvienas ūsų lankstumo jutiklis yra prijungtas prie 1 colio „ProtoBoard“ir prijungtas prie „Arduino UNO“, kuris atlieka keitimą/konvertavimą.

- Keturi vibraciniai varikliai aprūpina lytėjimo stimulus vartotojo kaktą. Kiekvienas naudojamas variklis atitinka vieną ūsą, vibracinio variklio intensyvumas yra pagrįstas slenksčiu, kuris bus nustatytas pagal ūsų jutiklį.

Prekės

14 "ilgio, 0,08" pločio, 0,03 "storio polistireno juostelė

4 colių vienpusis lenkimo/lankstymo jutiklis „Sugru“

JST kištukai

Vibraciniai varikliai

Kietos galvos juostelės

„ProtoBoard“- 1 kvadratas

Vielos komplektas (rekomenduoju silikoninę izoliaciją) PASTABA: kiekvienai jungčiai naudosite maždaug 2-3 pėdų vielos

1/16 storio skaidrus akrilas arba kartonas

Termiškai susitraukiantis vamzdis

Skysti nagai

47k rezistorių

NITECORE ar kito tipo galvos juosta

Velcro

1 žingsnis: ūsų surinkimas

(Atsisakymas! Tai paimta tiesiai iš ankstesnio nurodymo.)

Prireikė laiko, kol sukūriau ūsų jutiklio aparatą, kuris būtų pakankamai lankstus, kad imituotų tikrus ūsus, tačiau būtų pakankamai standus, kad nuolat grįžtų į tiesią, nesulenktą padėtį. Galiausiai naudojau 4 colių vienpusį lenkimo/lankstymo jutiklį iš „Flexpoint Sensor Systems“(žr. 1 pav.). JST kištukas yra lituojamas prie jutiklio kojų, tada 14 colių ilgio, 0,08 colio pločio, 0,03 colio storio polistireno juostelė (Aš jį įsigijau vietinėje techninės įrangos parduotuvėje) prie jutiklio priklijuojamas silikono klijai, taikomas šilumos susitraukimas ir aplink visą ūsų bloko pagrindą formuojama apsauginė „Sugru“danga. Čia pateikiamos išsamios instrukcijos:

-Paimkite 3 kontaktų JST jungties kištukinį galą ir nuimkite centrinį laidą (žr. 2-4 paveikslus)

- Nupjaukite kištuko laidus taip, kad liktų ~ 1,5 cm vielos, tada nuimkite ir lituokite šiuos laidus prie jutiklio kaiščių (prisimindami kištuko/jutiklio padėtį). Izoliacijai panaudojau šilumos susitraukimą (žr. 5, 6 paveikslus)

- Pritvirtinkite polistireno juostelę prie jutiklio tam tikrais lanksčiais klijais (aš naudoju „Liquid Nails“silikoninius klijus). Būtinai pritvirtinkite juostelę prie jutiklio (žr. 7, 8 pav.)

- Paimkite „Sugru“(aš naudoju vieną 5 g pakuotę) ir suformuokite jį aplink jutiklio/juostelės/kištuko pagrindą, būtinai uždėdami visus šiuos komponentus. Be to, būtinai uždėkite „Sugru“pakankamai aukštai, kad juostelė būtų visiškai pritvirtinta, bet ne per aukštai, kad būtų apribotas jutiklio judėjimas/lenkimas. Neskubėk. Turėsite mažiausiai 30–45 minutes, kol „Sugru“pradės kietėti. Prieš leisdami išdžiūti, įsitikinkite, kad kištukas tinkamai priglunda prie JST jungties lizdo pusės (žr. 9-13 pav.)

- Galiausiai prie ūsų aparato priklijavau etiketes. Buvo naudojama šoninė (kairė ir dešinė) ir skaičiaus padėtis (1–4) (žr. 14, 15 paveikslus)

- Padarykite dar 3 (arba bet kokį norimą ūsų skaičių). Būtinai sukurkite kiekvieną ūsą tokiu pačiu būdu. Tai vėliau padės kalibruoti jutiklį.

2 žingsnis: „Whisker Mount“surinkimas

Dabar, kai ūsų lenkimo jutikliai yra baigti, dabar galime juos pritvirtinti prie skruosto dalies (1 pav.). „Metaterra“suprojektavo išlenktą ranką su disku tvirtinimui, jis tai padarė naudodamas „Adobe Illustrator“ir kaip medžiagą naudojo 1/16 colio storio skaidrų akrilą. PASTABA: jei lazerinis pjoviklis nėra lengvai prieinamas, galite pabandyti padaryti tvirtinimus iš kartoną ar kitą lengvai pjaustomą medžiagą, tiesiog atsispausdinkite PDF failą ir iškirpkite pėdsaką, kol jis yra padengtas ant kartono. Po pjovimo lazeriu išgręžkite keturias skylutes į akrilą, tada perpjaukite JST kištukus per skyles (1, 3 ir 4 pav.).), tada įdėkite ūsus į laikiklio disko dalį naudodami „Sugru“. Štai išsamios instrukcijos:

- Atidarykite ūsų rankos vektorinį failą (PDF). Šiam nurodymui naudojama medžiaga yra 1/16 colio skaidrus akrilas ir supjaustytas lazeriniu pjaustytuvu.

- Išgręžkite keturias skyles į skruosto laikiklį. Nesivaržykite žaisti su skylės dydžiu ir atstumu, kad ūsai būtų kuo arčiau ar toli.

- Perkelkite 2 kontaktų JST kištuką per skyles. įsitikinkite, kad pusės su anga nukreiptos viena nuo kitos.

- Įsitikinkite, kad jūsų ūsų prievadai yra ten, kur norite. Naudokite „Sugru“ir suformuokite JST kištukus į gabalo disko dalį (man prireikė maždaug keturių „Sugru“paketų). Naudodami „Sugru“turėsite maždaug 30 minučių pelėsių, todėl neskubėkite ir įsitikinkite, kad ūsai nesutaps, kai jie bus prijungti, ir kad JST kištukai būtų nukreipti ten, kur norite. Kai būsite patenkinti vieta, leiskite „Sugru“išdžiūti vieną dieną.

- Šio žingsnio 9 ir 10 paveiksluose taip pat atkreipkite dėmesį, kad mano dizainas: balta = 3,3 V, juoda = GND, o raudona yra analoginis kaištis. Lituokite du JST kištuko galus į vieną 1 colio „ProtoBoard“pusę, tada pakartokite su kitu ūsu. Sukurkite įtampos skirstytuvą naudodami mano dizainą arba pakeiskite išdėstymą (taip pat galite peržiūrėti „SparkFun“lankstaus jutiklio prijungimo vadovą).

- Norėdami pritvirtinti skruostus prie galvos juostos, du varžtai/varžtai pritvirtina ranką prie galvos juostos (11 pav.).

3 veiksmas: vibracinio variklio integracija, galvos juosta ir akumuliatoriaus nustatymas

Vibracinių variklių prijungimas yra gana tiesus, raudonas kabelis bus prijungtas prie skaitmeninio PWM kaiščio „Arduino“, o mėlynas - prie GND. Vibraciniai varikliai pritvirtinami prie „NITECORE“galvos juostos, naudojant velcro, išdėstymas grindžiamas ūsu, prie kurio jis pririštas, išoriniai vibraciniai varikliai pririšami prie priekinių ūsų, o vidiniai vibracijos varikliai pririšami prie galinių ūsų (6 pav.).

- Lituokite laidą prie kiekvieno vibracinio variklio galų, kiekvienai jungčiai uždėkite šilumos susitraukimą, tada - vibracinio variklio laidui, taip pat naujai termiškai susitraukusiems kabeliams (2 pav.). Variklio gale pritvirtinkite velcro diską (kablio pusėje). Pakartokite 3 kartus.

- Iškirpkite vieną velcro juostelę, kad variklių laidų kolekciją būtų galima sujungti ir priklijuoti velcroc prie NITECORE galvos juostos priekio (žr. 5 pav.). Priklijuokite (aš naudoju super klijus) juostelę prie galvos juostos vidinės priekinės dalies ir priveržkite variklius ant juostelės ta pačia kryptimi, kaip ir uždėjote ūsų angas ant skruosto plokštelės (7 pav.).

- Vibracinio variklio laidus prijunkite spaustuku arba užtrauktuku, tai padės apsaugoti vibracinius variklius nuo jų traukimo/sulūžimo (7 pav.).

4 žingsnis: mikroprocesorius ir viso to prijungimas prie „Arduino“

Visi vibraciniai varikliai ir ūsai bus prijungti prie „Arduino UNO“. Jums reikės papildomos prototipų plokštės, kuri leis lituoti 9 GND kabelius ir 4 3,3 V kabelius. Taip pat greičiausiai jums reikės dvigubo jungties komplekto, kad prie kabelių, kuriuos reikia prijungti tiesiai prie „Arduino“, prisegtumėte kaiščių ir korpuso. Vibracinio variklio kaiščio laidai (raudonas kabelis) jungiasi prie „Arduino“skaitmeninių kaiščių: 3, 9, 10, 11 (Šie kaiščiai buvo pasirinkti, nes leidžia PWM). Vibracinio variklio GND laidai (juodi arba balti) bus lituojami ant prototipų plokštės. Ūsų kaiščiai (raudonas kabelis) bus prijungti prie „Arduino“analoginių kaiščių: A0, A1, A2, A3. Viskiniai VCC kabeliai (baltas kabelis) ir įžeminimo kabeliai (juodi) bus lituojami ant prototipų plokštės.

5 žingsnis: Įdiekite kodeksą

Gerai, dabar laikas įkelti kodą. Yra keletas dalykų, kuriuos turėsite pataisyti, kol būsite pasiruošę plakti pasaulį.

- Pirmiausia naudokite multimetrą, kad išmatuotumėte VCC išėjimo įtampą ir varžą per 10 k rezistorių. Įveskite šias vertes į atitinkamas kodo vietas.

- Tada dar kartą patikrinkite, ar visi kiti kintamieji yra teisingi įėjimai/išėjimai (pvz., Mtr, flexADC ir kt.).

- Tada prijunkite „Arduino“ir įkelkite kodą.

- Kai tik pradėsite veikti, serijiniame monitoriuje pamatysite, kad „Bend +“(ūsų numeris) bus atspausdintas. Dabar atėjo laikas kalibruoti ūsus (kiekvienas ūsas yra unikalus ir turės šiek tiek kitokį pradinį atsparumą). Nustatykite kintamąjį STRAIGHT_RESISTANCE į bet kokį pradinį pasipriešinimą (pvz., Nesulenktą ūsų padėtį), kuris spausdinamas kaip. Tada nustatykite kintamąjį BEND_RESISTANCE į STRAIGHT_RESISTANCE + 30000.0. Pradiniame kode šis kintamasis turėjo atspindėti lankstaus jutiklio pasipriešinimo išėjimą 90 laipsnių kampu. Kadangi mūsų ūsai beveik nepasileidžia 90 laipsnių kampu (bent jau įprastose situacijose), prie pagrindinio pasipriešinimo pridėjus 30000,0 omų, viskas gerai. Nesivaržykite nustatyti atsparumo lenkimui, kad ir kas jums labiausiai tinka. Jei viską nustatėte teisingai, matote, kad kai ūsai nesulenkti, atspausdinamas 0 laipsnių (daugiau ar mažiau) lenkimo kampas. Tada galite nustatyti ribines vertes, kurios suaktyvins vibracinius variklius pagal kampą. Po to tau gera eiti!

6 žingsnis: padaryta

Dabar turite nešiojamus ūsus ir esate pasiruošę (jausti) pasaulį!

Jei turite kokių nors išsamių klausimų, norite sužinoti apie žmogaus augimą, norite neatsilikti nuo mano darbo ar tiesiog mėtytis mintimis, prašome tai padaryti mano „Twitter“:

Dėkoju!