Nakasusuot ng Cat Whisker Sensory Extension (2.0): 6 na Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Ang proyektong ito ay isang pagpapatuloy at muling pag-iisip ng aking dating kasamahan (metaterra) na "Whisker Sensory Extension Wearable".

Ang layunin ng proyektong ito ay upang ituon ang pansin sa paglikha ng nobela, na pinagyaman ng computationally-enriched na "sensory extensions" na nagpapahintulot sa augmented-sensing ng natural na mundo. Ang aking pangunahing pagsisikap sa proyektong ito ay nakatuon sa katha at pagpapatupad ng mga nadarama na pandama na magpapalawak ng isang pakiramdam sa pamamagitan ng mga sensor at tutugon sa isang pandamdam na output para sa gumagamit. Ang hangarin ay upang paganahin ang sinuman na gumawa ng kanilang sariling mga pandama na extension, at sa gayon ay mapapa-intrinsik ang pandama ng tao / hayop sa hardware. Mabisang pagpapalawak ng aming mga pandama sa bago at kapanapanabik na mga paraan na hahantong sa isang mas mahusay na pag-unawa sa kung paano nagagawa ng aming utak na umangkop sa mga bagong panlabas na pandama.

Ang materyal na ito ay batay sa gawaing suportado ng National Science Foundation sa ilalim ng Grant No. 1736051.

Ang proyekto ay binuo sa Lab for Playful Computation at Craft Tech Lab sa University of Colorado Boulder.

Kung mayroon kang anumang mga katanungan, nais na panatilihin ang aking trabaho, o magtapon lamang ng mga ideya, mangyaring gawin ito sa aking Twitter: @ 4Eyes6Sense.

Sa proyektong ito, nais kong kunin ang dating whisky sensory extension na naisusuot at gawin itong mas magaan, mas epektibo sa gastos, pati na rin mas madaling mabuo. Narito ang isang pangkalahatang ideya ng iba't ibang mga bahagi at kanilang mga pag-andar:

- Dalawang hanay ng mga pasadyang built na flex sensor whisker device (kabuuang 4, 2 bawat panig) ay tumatanggap ng impormasyong pandamdam (liko, baluktot, atbp.) Mula sa mga bagay sa agarang kapaligiran ng gumagamit. Ang inisyal na impormasyon ng boltahe / paglaban na natanggap ng bawat sensor pagkatapos ay na-convert sa impormasyon ng anggulo ng liko (hal., Isang anggulo ng liko ng 10 degree). Ang impormasyong anggulo ng liko na ito ay kasunod na na-convert sa proporsyonal na pulso na lapad ng modulation na output at ipinadala sa kaukulang mga motor na panginginig ng boses sa noo ng gumagamit.

- Ang bawat sensor ng whisker flex ay nakakabit sa isang 1 ProtoBoard at konektado sa isang Arduino UNO na gumagawa ng transducing / convert.

- Ang apat na mga motor na panginginig ay naghahatid ng mga stimulus ng pandamdam sa noo ng gumagamit. Ang bawat motor na ginamit ay naiugnay sa isang whisker, ang lakas ng panginginig ng motor ay batay sa isang threshold na itatakda batay sa sensor ng whisker.

Mga gamit

14 "haba, 0.08" ang lapad, 0.03 "makapal na polystyrene strip

4 unidirectional bend / flex sensorSugru

Mga plugs ng JST

Mga motor na panginginig

Mahirap na mga headband

ProtoBoard - Square 1"

Isang wire kit (inirerekumenda ko ang pagkakabukod ng silicone) TANDAAN: gagamit ka ng halos 2-3 talampakan ng kawad para sa bawat koneksyon

1/16 makapal na malinaw na acrylic o karton

Heat shrink tubing

Mga Pako ng Liquid

47k resistors

NITECORE o iba pang uri ng headband

Velcro

Hakbang 1: Whisker Assembly

(Disclaimer! Direktang kinuha ito mula sa dating naituro.)

Tumagal ako ng ilang sandali upang makabuo ng isang tool ng whisker sensor na sapat na may kakayahang umangkop upang gayahin ang mga tunay na balbas, ngunit sapat na mahigpit upang patuloy na bumalik sa isang tuwid, hindi naka-posisyon na posisyon. Natapos ako gamit ang isang 4 "unidirectional bend / flex sensor mula sa Flexpoint Sensor Systems (Tingnan ang pigura 1). Ang isang JST plug ay solder sa mga binti ng sensor, pagkatapos ay isang 14" haba, 0.08 "ang lapad, 0.03" makapal na polystyrene strip (Kinuha ko ang minahan sa isang lokal na tindahan ng hardware) ay nakadikit ang silicone na pandikit sa sensor, inilapat ang pag-urong ng init, at isang proteksiyon na patong ng Sugru ang hinubog sa paligid ng buong base ng yunit ng whisker. Narito ang mga detalyadong tagubilin:

- Kunin ang dulo ng plug ng 3-pin na konektor ng JST at alisin ang gitnang wire (Tingnan ang mga numero 2-4)

- I-snip ang mga plug wires upang mayroon kang ~ 1.5 cm ng wire na natitira, pagkatapos ay i-strip at solder ang mga ito na hahantong sa mga sensor pin (na naaalala ang orientation ng plug / sensor). Gumamit ako ng pag-urong ng init upang magbigay ng pagkakabukod (Tingnan ang mga numero 5, 6)

- I-mount ang polystyrene strip sa sensor na may ilang uri ng kakayahang umangkop na malagkit (Gumamit ako ng Liquid Nails silicone glue). Siguraduhin na ma-secure ang strip sa sensor ng mabuti (Tingnan ang mga numero 7, 8)

- Kunin ang iyong Sugru (Gumamit ako ng isang solong 5g pack) at ihulma ito sa paligid ng base ng sensor / strip / plug na tinitiyak na ma-encase ang lahat ng mga sangkap na ito. Gayundin, tiyaking ilapat ang Sugru sapat na mataas upang ganap na ma-secure ang strip, ngunit hindi masyadong mataas upang mapigilan ang kadalian ng paggalaw / yumuko ng sensor. Huwag kang mag-madali. Magkakaroon ka ng hindi bababa sa 30-45 minuto hanggang sa magsimulang tumigas ang Sugru. Bago mo hayaang matuyo, siguraduhin na ang iyong plug ay umaangkop nang maayos sa bahagi ng sisidlan ng konektor ng JST (Tingnan ang mga numero 9-13)

- Panghuli, sumunod ako sa mga label sa tool ng whisker. Ginamit ang panig (L / R) at posisyon ng bilang (1-4) (Tingnan ang mga numero 14, 15)

- Gumawa ng 3 higit pa (o anumang bilang ng mga whiskers na nais mo). Siguraduhin na lumikha ng bawat whisker sa parehong paraan. Makakatulong ito sa pag-calibrate ng sensor sa paglaon.

Hakbang 2: Whisker Mount Assembly

Ngayon na kumpleto na ang mga whisker flex sensor, maaari na natin ngayong mai-mount ang mga ito sa piraso ng pisngi (larawan 1). Dinisenyo ni Metaterra ang isang hubog na braso na may disc para sa pag-mounting, ginawa niya ito gamit ang Adobe Illustrator at ginamit ang 1/16 makapal na malinaw na acrylic bilang materyal. TANDAAN: Kung ang isang laser cutter ay hindi madaling magagamit maaari mong subukang gawin ang mga pag-mount sa labas ng karton o iba pang madaling i-cut na materyal, i-print lamang ang PDF at gupitin ang pagsunod habang ito ay overlay sa karton. Pagkatapos ng paggupit ng laser, mag-drill ng apat na butas sa acrylic, pagkatapos ay habi ang mga plug ng JST sa mga butas (larawan 1, 3, at 4), pagkatapos ay i-embed ang mga whiskers sa bahagi ng disc ng bundok gamit ang Sugru. Narito ang mga detalyadong tagubilin:

- Buksan ang whisker arm vector file (PDF). Ang materyal na ginamit para sa itinuturo na ito ay 1/16 malinaw na acrylic at pinutol ng isang pamutol ng laser.

- Mag-drill ng apat na butas sa pag-mount ng pisngi. Huwag mag-atubiling maglaro kasama ang laki ng butas pati na rin ang distansya upang gawin ang mga balbas na malapit o malayo kung nais mo.

- Paghahabiin ang 2-pin na JST plug sa pamamagitan ng mga butas. tiyaking ang mga panig na may bukana ay nakaharap sa bawat isa.

- Siguraduhin na ang iyong mga whiskers port ay matatagpuan kung saan mo nais ang mga ito. Gumamit ng Sugru at hulma ang mga plugs ng JST sa lugar ng disc na bahagi ng piraso (kinuha ako sa paligid ng apat na Sugru packet). Sa Sugru magkakaroon ka ng humigit-kumulang 30 minuto ng oras ng amag, kaya't gugulin ang iyong oras at siguraduhin na ang mga balbas ay hindi magkakapatong kapag naka-plug in, at ang mga plug ng JST ay nakatuon sa kung saan mo nais ang mga ito. Kapag masaya ka na sa pagkakalagay, hayaan ang Sugru na matuyo sa isang araw.

- Ang sanggunian na pigura 9 at 10 para sa hakbang na ito, tandaan din na sa aking disenyo: puti = 3.3V, itim = GND, at pula ang analog pin. Paghinang ang dalawang dulo ng plug ng JST sa isang bahagi ng 1 'ProtoBoard, pagkatapos ay ulitin kasama ang iba pang whisker. Lumikha ng isang divider ng boltahe gamit ang aking disenyo o baguhin ang layout (maaari mo ring tingnan ang gabay sa hookup ng flex sensor ng SparkFun).

- Upang ikabit ang mga piraso ng pisngi sa headband, ginagamit ang dalawang turnilyo / bolt upang ma-secure ang braso sa headband (figure 11).

Hakbang 3: Pagsasama ng Vibration Motor, Headband, at Pag-setup ng Baterya

Ang pagkonekta ng mga motor na panginginig ay medyo tuwid, ang red cable ay kumokonekta sa isang digital PWM pin sa Arduino at ang asul ay makakonekta sa GND. Ang mga motor na panginginig ay nakakabit sa isang headband ng NITECORE gamit ang velcro, ang pagkakalagay ay batay sa whisker na nakatali nito, ang panlabas na mga motor na panginginig ay nakatali sa mga harap na pislit at ang panloob na mga motor na panginginig ay nakatali sa mga balbas sa likuran (Larawan 6).

- Ang wire ng panghinang sa mga dulo ng bawat panginginig ng motor, maglagay ng pag-urong ng init sa bawat koneksyon, pagkatapos ay lagyan ng pag-urong ng init sa cord ng motor na panginginig pati na rin ang mga bagong pag-urong na cable (Larawan 2), ulitin nang 3 beses. Sumunod sa isang velcro disc (hook side) sa likod ng motor. Ulitin ng 3 beses.

- Gupitin ang isang strip ng velcro upang ang koleksyon ng mga wire ng motor ay maaaring magkagapos at mai-velcro sa harap ng NITECORE headband (Tingnan ang larawan 5). Sumunod (Gumamit ako ng sobrang pandikit) ang strip sa panloob na harap ng headband at i-velcro ang mga motor papunta sa strip sa parehong oryentasyon habang inilalagay mo ang mga whisker port sa pisngi ng pisngi (Larawan 7)

- Gumamit ng isang clip o zip tie upang ikonekta ang mga cord ng motor na panginginig, makakatulong ito na protektahan ang mga motor na panginginig mula sa paghila / pagkasira (Larawan 7).

Hakbang 4: Microprocessor at Pagkonekta sa Lahat ng Ito sa isang Arduino

Ang lahat ng mga motor na panginginig at boses ay kumokonekta sa isang Arduino UNO. Kakailanganin mo ng isang karagdagang prototyping board na magpapahintulot sa iyo na maghinang ng 9 na mga kable ng GND at 4 na mga 3.3V cable. Malamang na kakailanganin mo rin ng isang dupoint connector kit upang magdagdag ng mga pin at pabahay sa mga kable na kailangang mai-plug nang direkta sa Arduino. Ang mga wire motor pin na pang-vibration (pulang cable) ay kumonekta sa mga digital na pin ng Arduino: 3, 9, 10, 11 (Ang mga pin na ito ay pinili dahil pinapayagan nila ang PWM). Ang panginginig na motor GND wires (itim o puti) ay solder sa prototyping board. Ang mga whisker pin (pulang cable) ay kumokonekta sa mga Arduino analog pin: A0, A1, A2, A3. Ang mga whisker VCC cable (puting cable) at ground cables (itim) ay na-solder sa prototyping board.

Hakbang 5: Ipatupad ang Code

Ok, oras na upang i-upload ang code. Mayroong ilang mga bagay na kakailanganin mong i-tweak bago ka handa na ihagupit ang mundo.

- Una, gumamit ng isang multimeter upang masukat ang parehong boltahe ng output ng VCC at ang paglaban sa 10k risistor. Ipasok ang mga halagang ito sa kani-kanilang mga spot sa code.

- Pagkatapos, i-double check na ang lahat ng iba pang mga variable ay nakatakda sa mga tamang input / output (hal., Mtr, flexADC, atbp…).

- Pagkatapos, isaksak ang iyong Arduino, at i-upload ang code.

- Kapag tumatakbo ka na, makikita mo sa serial monitor na mai-print ang Bend + (numero ng whisker). Ngayon ay oras na upang i-calibrate ang whisker (ang bawat whisker ay natatangi at magkakaroon ng isang bahagyang naiibang paglaban sa baseline). Itakda ang variable na STRAIGHT_RESISTANCE sa kung ano man ang baseline resistensya (ibig sabihin, hindi naka-posisyon ang posisyon ng whisker) na inililimbag bilang. Pagkatapos, itakda ang variable ng BEND_RESISTANCE sa STRAIGHT_RESISTANCE + 30000.0. Sa orihinal na code, ang variable na ito ay sinadya upang maipakita ang output ng paglaban ng flex sensor sa isang liko ng 90 degree. Dahil ang aming mga balbas ay hindi nakakakuha kahit saan malapit sa isang buong 90-degree na liko (hindi bababa sa mga tipikal na sitwasyon), pagdaragdag ng 30000.0 ohms sa baseline na pagtutol ay gumagana nang maayos. Huwag mag-atubiling itakda ang paglaban ng liko sa anumang pinakamahusay na gumagana para sa iyo ng aplikasyon. Kung naitakda mo nang tama ang lahat, makikita mo na kapag ang whisker ay wala, naka-print ang isang anggulo ng liko na 0 degree (higit pa o mas kaunti). Pagkatapos, maaari mong itakda ang mga halaga ng threshold na magpapagana ng mga motor na panginginig ng boses batay sa anggulo. Pagkatapos nito, magaling kang pumunta!

Hakbang 6: Tapos Na

Mayroon ka na ngayong isang naisusuot na whisker at handa na (maramdaman) na hindi ang mundo!

Kung mayroon kang anumang mga malalim na katanungan, nais na malaman ang tungkol sa pagpapalaki ng tao, nais na makasabay sa aking gawain, o magtapon lamang ng mga ideya, mangyaring gawin ito sa aking Twitter:

@ 4Eyes6Sense

Salamat!