Cat Whisker Sensory Extension Wearable (2.0): 6 stappe (met foto's)

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

Hierdie projek is 'n voortsetting en herbeeld van my voormalige kollega (metaterra) se "Whisker Sensory Extension Wearable".

Die doel van hierdie projek was om te konsentreer op die skepping van nuwe, berekeningsverrykte 'sensoriese uitbreidings' wat 'n groter waarneming van die natuurlike wêreld moontlik maak. My grootste poging met hierdie projek was gewy aan die vervaardiging en implementering van sensoriese vergrotings wat 'n gevoel deur sensore sal uitbrei en reageer met 'n tasbare uitset vir die gebruiker. Die bedoeling is om almal in staat te stel om hul eie sensoriese uitbreidings te vervaardig en sodoende intrinsieke menslike/dierlike sintuie op hardeware te kan afbeeld. Ons sintuie word effektief uitgebrei op nuwe en opwindende maniere, wat sal lei tot 'n beter begrip van hoe ons brein kan aanpas by nuwe eksterne sintuie.

Hierdie materiaal is gebaseer op werk wat deur die National Science Foundation ondersteun word onder toekenning nr. 1736051.

Die projek is ontwikkel in die Lab for Playful Computation and Craft Tech Lab aan die Universiteit van Colorado Boulder.

As u enige vrae het, wil bybly met my werk, of net idees wil rondbring, doen dit asseblief op my Twitter: @4Eyes6Senses.

Met hierdie projek wou ek die vorige snor-sensoriese uitbreiding dra en dit ligter, meer koste-effektief en makliker maak om te bou. Hier is 'n oorsig van die verskillende komponente en hul funksies:

- Twee stelle pasgemaakte flex -sensor -snor -toestelle (totaal 4, 2 per kant) ontvang tasbare inligting (buig, buig, ens.) Van voorwerpe in die onmiddellike omgewing van die gebruiker. Die aanvanklike spanning/weerstandsinligting wat elke sensor ontvang, word dan omgeskakel na buighoekinligting (byvoorbeeld 'n buighoek van 10 grade). Hierdie buighoekinligting word vervolgens omgeskakel na proporsionele pulswydte modulasie -uitset en gestuur na ooreenstemmende vibrasiemotors op die gebruiker se voorkop.

- Elke snorbuigsensor is aan 'n 1 ProtoBoard gekoppel en gekoppel aan 'n Arduino UNO wat die omskakeling/omskakeling doen.

- Vier vibrasiemotors lewer tasbare stimuli aan die voorkop van die gebruiker. Elke motor wat gebruik word, korreleer met een snor, die intensiteit van die vibrasiemotor is gebaseer op 'n drempel wat van die snor sensor ingestel sal word.

Voorrade

14 "lank, 0,08" breed, 0,03 "dik polistireenstrook

4 unidirectionele buig-/buigsensor Sugru

JST -proppe

Trillingsmotors

Harde kopbande

ProtoBoard - vierkant 1"

'N Draadstel (ek beveel silikoonisolasie aan) LET WEL: u gebruik ongeveer 2-3 voet draad vir elke verbinding

1/16 dik helder akriel of karton

Krimpbuis

Vloeibare naels

47k weerstande

NITECORE of 'n ander tipe kopband

Klittenband

Stap 1: Whisker Assembly

(Disclaimer! Dit is direk geneem uit die vorige instruksies.)

Dit het my 'n rukkie geneem om 'n snorsensorapparaat te ontwikkel wat buigsaam genoeg was om regte snorbakke na te boots, maar tog styf genoeg om konsekwent terug te keer na 'n reguit, onbuigende posisie. Uiteindelik het ek 'n 4 "unidirectionele buig-/buigsensor van Flexpoint Sensor Systems gebruik (sien figuur 1). 'N JST -prop word aan die voete van die sensor gesoldeer, dan 'n 14" lang, 0,08 "wye, 0,03" dik polistireenstrook (Ek het myne by 'n plaaslike hardewarewinkel aangeskaf) word met silikoon gom aan die sensor geheg, hitte krimp en 'n beskermende laag Sugru word rondom die hele basis van die snor-eenheid gevorm. Hier is die gedetailleerde instruksies:

-Neem die uiteinde van die 3-pins JST-aansluiting en verwyder die middelste draad (sien figuur 2-4)

- Knip die propdrade sodat u ongeveer 1,5 cm draad oor het, en strooi dit dan aan die sensorpenne (solank u die oriëntasie van die prop/sensor onthou). Ek het hitte krimp gebruik om isolasie te verskaf (sien figure 5, 6)

- Monteer die polistireenstrook aan die sensor met 'n buigsame gom (ek het silikoon gom met Liquid Nails gebruik). Maak seker dat die strook aan die sensorput vasgemaak word (sien figuur 7, 8)

- Neem u suiker (ek het 'n enkele verpakking van 5 g gebruik) en vorm dit om die voet van die sensor/strook/prop, en sorg dat u al hierdie komponente omhul. Maak ook seker dat u die Sugru hoog genoeg aanbring om die strook volledig te beveilig, maar nie te hoog om die bewegingsgemak/buiging van die sensor te beperk nie. Vat jou tyd. U sal minstens 30-45 minute hê totdat die suiker begin verhard. Voordat u laat droog word, moet u seker maak dat u prop goed in die houer se kant van die JST-aansluiting pas (sien figure 9-13)

- Laastens het ek etikette aan die snorapparaat vasgemaak. Sy (L/R) en nommerposisie (1-4) is gebruik (sien figure 14, 15)

- Maak nog 3 (of watter hoeveelheid snor jy ook al wil hê). Maak seker dat u elke snor op dieselfde manier skep. Dit sal later help met sensorkalibrasie.

Stap 2: Whisker Mount Assembly

Noudat die snorbuigsensors voltooi is, kan ons dit nou op die wangstuk monteer (figuur 1). Metaterra het 'n geboë arm ontwerp met 'n skyf om te monteer; hy het dit gedoen met behulp van Adobe Illustrator en gebruik 1/16 dik helder akriel as die materiaal. OPMERKING: As 'n lasersnyer nie geredelik beskikbaar is nie, kan u die houers probeer maak karton of ander materiaal wat maklik gesny kan word, druk net die PDF uit en sny om die spoor terwyl dit op karton oorgetrek is. Na lasersny, boor vier gate in die akriel en weef dan die JST -proppe deur die gate (figuur 1, 3 en 4) en steek dan die snor in die skyfgedeelte van die houer met Sugru. Hier is die gedetailleerde instruksies:

- Maak die snorarmvektorlêer (PDF) oop. Die materiaal wat vir hierdie instruksies gebruik word, is 1/16 helder akriel en gesny met 'n lasersnyer.

- Boor vier gate in die wanghouer. Speel gerus met die gatgrootte sowel as die afstand om die snor so naby of ver weg te maak as wat jy wil.

- Weef die 2-pins JST-prop deur die gate. maak seker dat die kante met die opening van mekaar af weg wys.

- Maak seker dat u snorhekke geleë is waar u dit wil hê. Gebruik Sugru en vorm die JST -proppe op die skyfgedeelte van die stuk (dit het my ongeveer vier Sugru -pakkies geneem). Met Sugru het u ongeveer 30 minute vormtyd, dus neem u tyd en maak seker dat die snor nie oorvleuel wanneer dit ingeprop word nie en dat die JST -proppe gerig is op die plek waar u dit wil hê. Sodra u tevrede is met die plasing, laat die Sugru 'n dag droog word.

- Verwys na figuur 9 en 10 vir hierdie stap, dat op my ontwerp: wit = 3.3V, swart = GND en rooi die analoog pen is. Soldeer die twee punte van die JST -prop aan die een kant van die 1 'ProtoBoard en herhaal dan met die ander snor. Skep 'n spanningsverdeler met behulp van my ontwerp of verander die uitleg (u kan ook na die flex -sensor -aansluitingsgids van SparkFun kyk).

- Om die wangstukke op die kopband vas te maak, word twee skroewe/boute gebruik om die arm aan die kopband vas te maak (figuur 11).

Stap 3: Integrasie van vibrasie -motor, hoofband en battery -opstelling

Die aansluiting van die vibrasiemotors is redelik eenvoudig; die rooi kabel sal aansluit by 'n digitale PWM -pen op die Arduino en die blou sal met GND verbind word. Die vibrasiemotors word met klittenband aan 'n NITECORE -kopband vasgemaak, die plasing is gebaseer op die snor waaraan dit vasgemaak is, die buitenste vibrasiemotors word aan die voorste snor vasgemaak en die binne -trillingsmotors is aan die agterste snor vasgemaak (figuur 6).

- Soldeerdraad aan die eindpunte van elke vibrasiemotor, pas krimp op elke verbinding toe, pas krimpkrag toe op die vibrasiemotorkoord sowel as die nuut gekrimpte kabels (figuur 2), herhaal 3 keer. Plak 'n klittenbandskyf (haakkant) aan die agterkant van die motor vas. Herhaal 3 keer.

- Sny een strook klittenband sodat die versameling motordrade aan die voorkant van die NITECORE -kopband vasgemaak kan word (sien figuur 5). Plak die strook (ek het supergom gebruik) aan die binnekant van die kopband vas en klits die motors vas in die rigting in dieselfde rigting as wat u die snorpoortjies op die wangplaat geplaas het (Figuur 7)

- Gebruik 'n klem of 'n ritssluiting om die trillingsmotorkoere aan te sluit; dit sal help om die vibrasiemotors te beskerm teen trek/breek (Figuur 7).

Stap 4: Mikroverwerker en koppel dit alles aan 'n Arduino

Alle vibrasiemotors en snorhare sal aansluit by 'n Arduino UNO. U benodig 'n ekstra prototipe -bord waarmee u 9 GND -kabels en 4 3.3V -kabels kan soldeer. U het waarskynlik ook 'n dupoint -aansluitkit nodig om penne en behuising by die kabels te voeg wat direk in die Arduino gekoppel moet word. Die trilmotorpenne (rooi kabel) sluit aan by die Arduino digitale penne: 3, 9, 10, 11 (hierdie penne is gekies omdat dit PWM moontlik maak). Die vibrasie -motor GND -drade (swart of wit) sal op die prototipe -bord gesoldeer word. Die snorpenne (rooi kabel) sal aansluit by die Arduino analoog penne: A0, A1, A2, A3. Die snor VCC -kabels (wit kabel) en grondkabels (swart) word op die prototipe -bord gesoldeer.

Stap 5: Implementeer die kode

Ok, nou is dit tyd om die kode op te laai. Daar is 'n paar dinge wat u moet aanpas voordat u gereed is om die wêreld te verken.

- Gebruik eers 'n multimeter om beide die VCC -uitgangsspanning en die weerstand oor die 10k -weerstand te meet. Voer hierdie waardes in op hul onderskeie plekke in die kode.

- Kontroleer dan of alle ander veranderlikes ingestel is op die korrekte insette/uitsette (bv. Mtr, flexADC, ens.).

- Sluit dan u Arduino aan en laai die kode op.

- As u eers aan die gang is, sien u op die seriële monitor dat Bend + (snor nommer) sal druk. Dit is nou tyd om die snor te kalibreer (elke snor is uniek en het 'n effens ander basislynweerstand). Stel die STRAIGHT_RESISTANCE -veranderlike in op wat ook al die basislynweerstand (dit wil sê, ongebuigde snorposisie) druk as. Stel dan die veranderlike BEND_RESISTANCE in op STRAIGHT_RESISTANCE + 30000.0. In die oorspronklike kode was hierdie veranderlike bedoel om die weerstandsuitset van die buigsensor teen 'n draai van 90 grade te weerspieël. Aangesien ons snor nie naby 'n volle buiging van 90 grade kom nie (ten minste in tipiese situasies), werk die byvoeging van 30000.0 ohm by die basisweerstand goed. Stel die buigweerstand egter in op wat die beste by u toepassing pas. As u alles korrek ingestel het, sien u dat as die snor nie buig nie, 'n buighoek van 0 grade (min of meer) sal druk. Dan kan u die drempelwaardes instel wat die vibrasiemotors van die hoek af sal aktiveer. Hierna is u gereed om te gaan!

Stap 6: Klaar

U het nou 'n draagbare snor en is gereed om die wêreld in te voel (voel)!

As u meer diepgaande vrae het, meer wil leer oor menslike vergroting, my werk wil byhou of net idees wil maak, doen dit op my Twitter:

Dankie!