The 'Sup - 'n muis vir mense met Quadriplegia - lae koste en open source: 12 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

In die lente van 2017 het die familie van my beste vriend my gevra of ek na Denver wil vlieg en hulle wil help met 'n projek. Hulle het 'n vriend, Allen, wat quadriplegia het as gevolg van 'n bergfietsongeluk. Ek en Felix (my vriend) het vinnig ondersoek ingestel en besluit om vir Allen 'n 'Sip-n-puff', gekombineer met 'n joystick, te bou om hom toegang te gee tot dieselfde funksies as 'n gewone muis.

'N Sip-n-puff is 'n invoertoestel wat deur die gebruiker ingevoer word in die vorm van 'n "Sip" of "Puff" (stel jou voor dat jy deur 'n strooitjie sluk of borrels in jou drankie blaas). Hier kombineer ons dit met 'n joystick sodat die gebruiker die wyser op die skerm kan skuif, en die Sip-n-puff word gebruik vir funksies soos klik en blaai.

Sip-n-puff-toestelle is niks nuuts nie, en joystick/sip-n-puff-kombinasies is ook nie so ongewoon nie-maar om so 'n toestel te koop, kos jou ongeveer $ 500 tot $ 1500! Vir Allen, wat geen bron van inkomste het nie, is dit 'n onmoontlike prys. Die toestel self is egter eintlik baie eenvoudig- in hierdie artikel sal ek jou wys hoe om een vir net minder as $ 50 te bou!

Al die ontwerpe en kode is open source, wat beteken dat u een kan bou sonder om my of Felix 'n sent te betaal! As u net die voltooide toestel sonder die werk wil hê, maak ek graag een vir u. Besonderhede is aan die einde van die instruksies.

Aangesien dit open source is, kan u al die ontwerplêers en -kode by die GitHub vind:

Wil u die 'Sup' koop? U kan inligting vind aan die einde van hierdie instruksies.

Update: Dankie aan almal wat vir hierdie projek gestem het! Ek is baie bly dat ek my eerste wedstryd vir instruksies gewen het, en ek het die Amazon-geskenkkaart goed gebruik- die gereedskap wat ek gekoop het, moet my in staat stel om inhoud van hoër gehalte in groter hoeveelhede te bring.

Nog iets: ek was aangenaam verras toe ek twee artikels aanlyn sien wat hierdie projek noem! 'N Groot dankie aan Hackaday en Open-electronics.org dat hulle die artikel waardig geag het. U kan albei hieronder vind:

www.open-electronics.org/the-sup-low-cost-and-open-source-mouse-for-quadriplegics/

hackaday.com/2018/04/27/an-open-source-sip-and-puff-mouse-for-affordable-accessibility/

Die SUP is ook onlangs in die New Mobility Magazine genoem. U kan die artikel hier vind:

www.newmobility.com/2018/12/the-revolution-will-be-3d-printed/

Krediete en dankie:

Ek is baie dank verskuldig aan my vriend Felix en sy gesin omdat hy my na Denver (waar Allen woon) gevlieg en vir alles behalwe die 3D -drukker betaal het. Dit het regtig gehelp om die ontwikkeling aan die gang te kry en die 'SUP' in kort tyd te maak!

Bykomende krediet gaan ook aan Felix vir die grootste deel van die 3D -ontwerp.

Uiteindelik bedank Allen dat hy iemand was wat ons kon help, wat ons wou toelaat om binne te val en hom te vra hoe hy van ons geplaveide prototipe hou.

Stap 1: Gereedskap, onderdele en materiaal

Hier is alles wat u nodig het om die toestel te bou. Voordat u alles bestel, moet u die res van die artikel lees om seker te maak dat u gemaklik is met die vaardighede wat u nodig het om dit saam te stel!

Dele:

• Arduino Pro Micro (spesifiek 'n Pro Micro, met 'n USB -aansluiting en die ATmega32u4)
• MPXV7002DP druksensor met uitbreekbord
• Joystick -module
• Buis van voedsel van silikoon, 1/8 ID by 1/4 OD, ongeveer 6"
• Onderdele in 3D gedruk, <= 72 gram werd
• Drade (ek het DuPont-vroulike-vroulike drade gebruik en dan die punte afgesny)

Gereedskap:

• Soldeerbout (hierdie yster van 30w op Amazon werk uitstekend)
• Warm lijmpistool (hoë temperatuur)
• 3D -drukker (of laat dinge druk deur 'n 3D -drukdiens)
• Diverse gereedskap soos tang, platkopskroewedraaier, skuurpapier, skerp klein mes met dun lem, draadknippers

Materiaal:

• Normale PLA -filament (ek gebruik Hatchbox swart PLA)
• Buigsame filament soos TPU of NinjaFlex (my drukker kom met 'n klein rol groen TPU. Alternatiewelik kan u die mondstukdeel verander om 'n buis met 'n kleiner deursnee te aanvaar, en dan 'n 2,5 mm ID -buis te kry wat by die sensor pas)

Die totale koste vir onderdele is ongeveer $ 22, die 3D -filament nie ingesluit nie. As u eers die buigsame arm en die lang USB -kabel bygevoeg het, beloop dit ongeveer $ 49.

Let daarop dat die skakels hier meestal die goedkoopste prys uit China is! Dit sal minstens 'n maand neem om by u uit te kom. As u vinniger onderdele wil hê, moet u 'n bietjie meer betaal vir nader bronne met vinniger aflewering. Verwag die totale koste tot ongeveer $ 75.

Stap 2: 3D -druk dinge

Al die STL -lêers kan gevind word op https://github.com/Bobcatmodder/SipNPuff_Mouse/, u benodig almal.

As u nie 'n 3D -drukker het nie, is daar baie 3D -drukdienste wat u kan gebruik. As u 'n goedkoop drukker wil koop wat goed sal werk (en nie omgee vir montering nie), beveel ek die Anet A8 aan. Dit is 'n Prusa i3 -kloon van $ 150, het vir my goed gewerk en dit het 'n wonderlike aanlyn -gemeenskap.

Omhulsel en raam:

Druk met ondersteunings "oral" op laaghoogte 0,1-0,2MM. Ek het 'n tipe "rooster" -ondersteuning gebruik, maar dit is makliker om "lyne" te verwyder

GoProClip en FacePlate:

Druk soos normaal af, geen ondersteunings nie, 0,1-0,2MM laaghoogte

Buisadapter:

1. Om in buigsame filament gedruk te word
2. Laaghoogte 0.1
3. Terugtrekking OFF
4. Geen ondersteunings nie

Stap 3: Druk die mondstuk en druk dit uit

Voordat u al u ekstra mondstukke gaan druk, is dit 'n goeie idee om seker te maak dat dit korrek krimp as dit uitgegloei word.

As u wetenskaplik wil wees, druk dan AnnealingTestr.stl uit en meet dit voor en na gloei om die presiese persentasie te bepaal wat dit gekrimp/gegroei het en in watter as. Gewoonlik word ongeveer 'n krimp van 5% verwag in die X- en Y -as ', en ongeveer 'n groei van 2% in die Z -as. Sonder Hatchbox -swart PLA en konveksie -oond kon ons ongeveer 2% krimp op X en Y behaal, en 'n groei van 1% op die Z -as.

Aangesien hierdie stuk eintlik net ontwerp is om matig goed op die joystick te pas, hoef u nie baie presies te wees nie. Hier is die drukproses vir die mondstuk deur ons waardes vir Hatchbox black PLA te gebruik:

1. Verander grootte X en Y tot 103% grootte, laat Z soos dit is (ons streef na ongeveer 2% groter as die oorspronklike afmetings, sodra dit gegloei is, sodat dit redelik maklik op die joystick pas)
2. Druk af met 'n rand, en ondersteun die "aanraakplaat".
3. Vul 100% in (sodat water nie daarin kan sak nie)
4. Normale druksnelheid, 0,1 mm laaghoogte
5. (As u 'n verhitte bed het, stel dit op 50C)
6. Hotend by 220C.

Ek het nie veel met hierdie waardes gespeel nie, maar dit is wat ek vir my drukker gebruik het ('n Prusa i3 -kloon, die Anet A8).

Sodra u 'n stuk of twee gedruk het, probeer om dit te gloei en kyk of dit pas.

Die uitgloeiingsproses:

1. Voorverhit u oond, verkieslik in 'n konveksie -instelling (as u oond dit doen), tot naby 158F, of 70C. Sommige oonde gaan nie so laag nie, as dit 'n bietjie afskakel, maak dit nie soveel saak nie.
2. Wag totdat die oond verhit word, en sit u stukke op iets waarmee u nie kan val nie.
3. Stel 'n timer vir 'n uur in en laat dit dan. Moenie die oond oopmaak om na te gaan nie, want die verkoelingseffek kan die gloeiproses beïnvloed.
4. As dit 'n uur lank daar sit, skakel die oond af en laat die stuk daarin om af te koel met die oond. 'N Termometer werk goed hiervoor, maar u hoef nie baie presies te wees nie, wag net 'n uur.
5. Sodra dit basies afgekoel het, haal dit uit. Dit moet nou sterker, en nog belangriker, bestand wees teen kookwater en was in die skottelgoedwasser.

Stap 4: Na-verwerking van 3D-afdrukke

Ek hou daarvan dat my 3D -afdrukke skoon is, maar dit beteken dikwels baie ondersteunings. As u die raam- en omhulselonderdele gedruk het met die invulling soos aanbeveel, moet u 'n bietjie opruim! Hier is 'n paar wenke en truuks om dit te verwyder.

Soos u kan sien, het ek 'n kombinasie van 'n skroewedraaier, naaldtang en my sakmes gebruik om die stutte te verwyder. Ek het 'roosterstutte' gekies omdat dit beter werk en geneig is om skoon en in een stuk uit te kom, maar dit is moeiliker om dit te verwyder. U kan sommige van hulle met 'n vinnige slag van die skroewedraaier uitsteek, maar wees versigtig om nie die werklike onderdeel te breek nie- dit kan maklik wees op die raamgedeelte.

Die Case -gedeelte druk met 'n groot steunmuur agter, wat besonder moeilik kan wees om te verwyder. Ek vind dit die beste om met 'n klein lemmetjie om die kante te gaan, en probeer om dit te steek en sywaarts uit te haal. Dit sal 'n bietjie werk verg, maar geduld beloon!

Sodra u klaar is, kan u die verminkte ondersteuningsmateriaal weggooi, of dit stoor as u regtig weer wil gebruik …

Stap 5: Toets pas

Noudat alles skoongemaak is, moet ons toets of die 3D -gedrukte onderdele pas.

Die modules word almal gemonteer soos aangedui, en moet redelik styf pas. As dit nie die geval is nie, probeer dan om Frame.stl met 'n grootte van 101-102% te druk en die grootte van Case.stl aan te pas.

Die mondstuk moet met 'n klein hoeveelheid krag kan pas, maar moet nie te maklik afkom nie. Dit is 'n goeie tyd om seker te maak dat die silikonslang op die mondstuk en in die adapter pas. Ek het gevind dat die beste manier om veilig in te pas, deur die einde in te trek, maar dan die buis te draai terwyl dit ingedruk word, sodat dit goed aan die onderkant van die gat in die adapter kan sit.

Nota: op die foto's gebruik ek 'n joystick-module waaraan ek al drade gesoldeer het- die normale joystick-module behoort egter goed te pas.

Stap 6: Berei die joystick voor

Voordat ons drade aan die joystick kan soldeer, moet ons ontslae raak van die ou penkoppe. Ek het gevind dat die beste manier was om soveel as moontlik af te sny, dan elke pen met 'n soldeerbout te verhit en op die printplaat te tik om die pen te laat val.

Sodra u die ou penne verwyder het, soldeer u 'n lengte drade (ongeveer 20 cm lank) aan die joystick -module. Dit help om unieke kleure vir elke pen te hê, sodat u later maklik kan identifiseer watter draad gaan.

Stap 7: Skematiese

Noudat ons die 3D -ontwerp uit die weg geruim het, is dit tyd vir 'n skematiese en bedradingsdiagram!

Die kring is eintlik baie eenvoudig, sonder dat daar weerstande of eksterne komponente betrokke is, net die drie verskillende modules wat aan mekaar gekoppel is. Ek het hierbo 'n skematiese uiteensetting gegee, en ek sal ook kyk na wat hier gebeur:

Druk sensor uitbreek:

• "A" gaan na A0 op die Arduino
• "5V" gaan na VCC op die Arduino
• 'GND' gaan na een van die GND -penne op die arduino

Joystick -module:

• 'GND' gaan na een van die GND -penne op die Arduino
• "+5V" gaan na die "RAW" -pen op die Arduino
• 'VRx' gaan na A2 op die Arduino
• 'VRy' gaan na A1 op die Arduino
• 'SW' gaan na D2 op die Arduino (tegnies gesproke behoort daar ook 'n 10K pullup -weerstand tussen dit en GND te wees. Die huidige kode gebruik dit egter nie, en dit sou moeiliker wees om dit te gebruik, dus …)

Stap 8: Soldeer alles saam

Nou is u gereed om al die elektronika te monteer!

Maak seker dat die modules gemonteer word soos aangedui! U wil hê dat die drade deur die raam loop en deur die boonste of onderste gleuwe waar die arduino vasgemaak word. Die arduino sal los wees, maar die drade loop deur die raam. Kyk na die foto's, hulle wys wat ek bedoel.

Begin deur al die drade van die joystick af te trek en vas te maak, as u dit nog nie gedoen het nie. Vervolgens, op grond van die skematiese en prentjies, draai dit soos volg op.

• GND na die GND (pen 23) op die Arduino
• +5V na die RAW -pen op die Arduino (reg langs die GND -pen)
• VRx na A2 op die Arduino
• VRy na A1 op die Arduino

Ons verlaat die SW -pen vir eers, aangesien dit aan die bokant van die Arduino val.

As u na die druksensor gaan, wil u eers identifiseer watter drade is. As u aanvaar dat die raam met die joystick na u toe gerig is, is die volgorde soos volg:

• Boonste draad: Analoog "A", na Arduino -pen A0
• Middeldraad: 5V, na Arduino -pen VCC
• Onderdraad: GND, tot GND, pen 4, aan die bokant.

Op hierdie punt kan u ook die SW -pen van die joystick afdraai na pen 2 op die Arduino, reg langs die GND -pen.

Wees versigtig om die drade nie te veel rond te buig nie, aangesien dit redelik maklik kan breek.

Stap 9: Laai program op en toets

Laat ons seker maak of dit werk!

As u nie die Arduino IDE het nie, moet u dit aflaai van die amptelike Arduino -webwerf, by Arduino.cc. Dit is gratis, maar hulle sal u versoek om te skenk as u wil.

Nadat u die IDE afgelaai en geïnstalleer het, laai die SupSipNPuff_Final.ino -lêer af vanaf die github -bladsy en maak dit dan oop in die IDE.

Om dit na die Arduino op te laai, gaan onder "Tools", "Board" en kies "Arduino/Genuino Micro". Kies in dieselfde spyskaart, onder "Poort", wat ook al beskikbaar is; dit moet ongeveer soos "COM12 (Arduino/Genuino Micro)" lyk. As dit nie verskyn nie, moet u moontlik wag terwyl u bedryfstelsel bestuurders installeer, maar dit moet dit outomaties doen.

Klik op die oplaai -knoppie (die ronde blou pylknoppie links bo), of druk Ctrl/U (of ekwivalent) om die program op te laai. As die vorderingsbalk onderaan verdwyn en daar staan 'Klaar om op te laai', is u gereed om te toets!

Om te toets, bevestig eers die mondstuk en die buis weer (Bevestig die buis aan die boonste poort van die sensor met behulp van die adapterstuk), hou dit dan voor u mond en beweeg die mondstuk om. Dit moet die muis op die skerm beweeg. Probeer 'n harde sluk of teug na links/regs klik, en sagte teugies/blikke om op of af te blaai. U kan ook 'n harde sluk of blaas hou om die "muisknop" ingedruk te hou. Stel u die mondstuk as 'n strooi voor as u probleme ondervind. In plaas daarvan om deur dit te blaas of in te asem, skep jy 'n druk met jou mond, net soos met 'n strooitjie.

As een of meer van die as omgekeer is, is dit 'n eenvoudige oplossing:

1. Maak seker dat die SipNPuffMouse -lêer oop is in die IDE
2. Blaai deur die program totdat u die reël vind wat sê: "Mouse.move (lees [0], -lees [1], 0);"
3. Die eerste "lees [0]" waarde is die X (horisontale) beweging, en die tweede "-lesing [1]" is die Y (vertikale beweging. Afhangende van die een wat omgekeer word, voeg of verwyder die minusteken voor die "lees [x]" reël om die waarde om te keer.
4. Laai die program weer op en toets dit!

(Let wel: 'n Ander maklike manier om die lyn te vind, is om Ctrl/F te gebruik. Ek gebruik dit baie as ek met my kode werk!)

Stap 10: Warm gom

As u Sip-n-puff werk, is dit tyd om die finale produk saam te stel! U is miskien trots op hoe mooi die bedrading lyk, maar sommige mense verkies dat alles bedek is met vervelige plastiek, so ons sal dit verplig.

Voor dit moet ons alles binne -in beveilig, sodat dit nie ongedaan sal raak as dinge ingeprop word nie.

1. Plaas 'n groot hoeveelheid warm gom agter die Arduino Micro. Ons plak dit vas aan die staaf wat skei waar die drade bo en onder uitkom.
2. As u kan, skuif die druksensor 'n bietjie terug, plaas 'n klont warm gom in die houer en skuif dit vorentoe oor die blob. Voeg nog 'n paar aan die kante by om dit vas te maak soos u wil. Elektronika word nie beskadig deur warm gom nie, maar wees versigtig om dit nie in die poorte te kry wat uit die druksensor kom nie, waar ons die buis verbind.
3. Voeg 'n ruim hoeveelheid warm gom bo -op die drade wat uit die joystick -module kom, by. Dit is waarskynlik nie nodig nie, aangesien ons dit nie meer sal skuif nie, maar dit is goed as dit ooit aan uiterste trillings blootgestel word …

Noudat al die dele op hul plek is, skuif die raam in die kas. U moet eers die buis losmaak. Sentreer nou die voorblad oor die joystick -module en voeg dan gom by die punte waar dit die raam raak (nie die geval nie, aangesien u dit later wil skuif). Sodra dit ingestel is, kan u die raam terugskuif en meer warm gom aan die kante van die raam voeg, waar dit die voorplaat raak, net om dit weer af te dwing.

Laastens, maar nie die minste nie: aan die kant van die omhulsel wat nie 'n gat vir die buis en 'n USB -aansluiting het nie, moet u die oppervlak 'n bietjie skuur om dit te ruwer in die gebied waar u die monteerstuk wil monteer. Doen dieselfde aan die onderkant van die monteerstuk, smeer dit dan met gom en plak dit stewig op die omhulsel. As dit klaar is, kan u die oortollige met 'n klein mes afsny om 'n meer professionele voorkoms te gee. (Haha)

Stap 11: Opstel en gebruik

Noudat u gereed is om die toestel te gebruik, is hier 'n paar wenke vir die opstelling.

Allen se kamer het 'n grootskerm -TV met 'n HDMI -ingang op die muur oorkant sy kamer van sy bed. Ons sit sy skootrekenaar op 'n kommode onder die skerm en koppel dit aan. As u dit in 'n kamer opstel, vind u iets wat langer is as 15 voet. Ons het gedink dit sou genoeg wees, maar dit het nie soveel slapheid as wat ek sou wou hê nie.

Om die toestel vas te hou, het ons hierdie arm vir $ 19,50 op Amazon gekoop. Dit is 'n buigsame arm van 25 duim wat ontwerp is om 'n webcam of GoPro te hou, met 'n klem wat uitstekend werk om aan 'n tafelblad of bed vas te klem. Dit het 'n houer in GoPro -styl, waarop ons ons bevestigingsstuk ontwerp het om dit veilig te monteer.

Toe ons dit eers vir Allen bring, was ek verbaas oor wat eintlik verander moes word. Toestelgewys wou hy net hê dat ons die wyser 'n bietjie moet vertraag, wat ek sedertdien gedoen het. Wat hy egter regtig wou gehad het, was 'n bietjie meer stembeheer vir sy rekenaar, om die gebruik van die sleutelbord op die skerm so veel as moontlik uit te skakel. Die sip-n-puff kan gebruik word in kombinasie met 'n paar toeganklike gereedskap op die rekenaar om die doeltreffendheid te maksimeer. 'N Lys van alles wat ons vir sy rekenaar gedoen het, is hieronder:

• Stel Cortana in om te eniger tyd op "Hey Cortana" te reageer.
• Het 'n sleutelbord op die skerm geïnstalleer en 'n kortpad op die lessenaar bygevoeg.
• 'N Script met AutoHotKey geskep om die venster se dikteergereedskap 10 (Win/H) oop te maak.
• Firefox en Adblock en AdBlockPlus geïnstalleer. (Ongelukkig gebruik Cortana steeds Edge, maar u kry wat u kry)
• Skaal GUI en ikone en teks tot 125%
• 'N Inprop in Firefox geïnstalleer om stemsoektog met die klik van 'n knoppie moontlik te maak (op webwerwe soos Google)
• CCleaner geïnstalleer om sy rekenaar vinniger te laat werk (waarskynlik nie nodig nie, maar sy skootrekenaar was 'n begrotingsmodel en is nog steeds redelik stadig. Ek het dit reggekry 'n bietjie.)

Ek dink wat hy uiteindelik die meeste sal gebruik, is die stemsoektogfunksie van Cortana, dus is die meeste van die Firefox -funksies moontlik ongebruik. Hy het egter reeds 'n Google -huis en Alexa gehad, so hy moet redelik vinnig gewoond raak aan Cortana.

'N Ander goeie ding om te doen is om die gebruikershandleiding uit te druk (natuurlik by die GitHub) en dit by die toestel te laat sodat enige verpleegsters kan weet hoe om die mondstuk los te maak en die gebruiker daaraan te herinner hoe om dit te gebruik benodig.

Nog iets: Met al die splete en gaatjies in die 3D -gedrukte deel, sal dit bakterieë versamel as dit nie behoorlik versorg word nie. In die gebruikershandleiding beveel ons aan dat u ekstra mondstukke maak en dit ten minste een keer per week in die skottelgoedwasser was, of dit in kookwater steriliseer. Dit sal help om hulle skoon te hou!

Stap 12: klaar

Hopelik het u nou 'n klaargemaakte Sip-N-Puff-muis, en kan iemand 'n rekenaar gebruik!

Indien nie, is ek altyd hier om te help en hoor graag van u probleme of terugvoer.

Tweede prent: Dit is 'n verbeterde weergawe van die 'Sup' wat die probleme met bakterieë aanspreek. Dit bevat 'n asemfilter en 'n mondstuk van vlekvrye staal. Die mondstuk kan gesteriliseer word en die asemfilters vervang word om te verseker dat bakterieë nie die toestel binnedring nie en dat dit nie op die mondstuk groei nie.

Wil u 'n 'Sup' koop?

Ek het nie 'n aanlyn winkel nie, maar ek is bly om die verbeterde 'Sup vir jou' saam te stel!

Om 'n 'Sup' te koop, kan u my kontak by Jacobtimothyfield (a) gmail (dot com).

Prys: as u 3-4 maande wag, is die koste ongeveer $ 120, insluitend aflewering, 'n USB-kabel van 15 voet en 'n monteerarm. (Die wag is omdat ek onderdele uit China haal, en aflewering neem 1-3 maande.)

Eerste prys in die mikrobeheerderkompetisie