قفاز فني: 10 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:35

The Art Glove هو قفاز يمكن ارتداؤه يحتوي على أنواع مختلفة من المستشعرات للتحكم في الرسومات الفنية من خلال Micro: bit و p5.js. تستخدم الأصابع مستشعرات الانحناء التي تتحكم في قيم r و g و b ومقياس التسارع في عناصر تحكم Micro: bit x ، ص إحداثيات للرسومات. لقد أنشأت هذا المشروع باعتباره مشروعي الخاص بفئة التكنولوجيا القابلة للارتداء بصفتي طالبًا أول في برنامج التكنولوجيا والفنون والإعلام في CU Boulder.

اللوازم:

• قفازات البستنة
• بي بي سي مايكرو: بت
• 3-4 مجسات فليكس
• 10 كيلو أوم مقاومات
• سلك ربط (أحمر وأسود)
• كليبرز الأسلاك
• اللوح
• مقاطع التمساح (على الوجهين و على جانب واحد)
• جندى
• لحام حديد
• إبرة
• خيط
• ورق مشمع
• الشريط
• مقص
• قلم وقلم رصاص

الخطوة 1: ثني مسارات الاستشعار

أولاً ، سنركز على صنع الأجهزة. بهذه الطريقة عندما نصل إلى الترميز ، يكون لدينا مكون القفاز الفعلي لاستخدامه واختباره.

1. للبدء ، سنقوم بعمل المسارات على الأصابع التي ستبقي مستشعرات الانحناء في مكانها. يسمح وجود هذه المسارات لأجهزة استشعار الانحناء بالتحرك للخلف وللأمام قليلاً مع إبقائها ثابتة على الإصبع للانحناء. أولاً ، اقلب القفاز من الداخل للخارج.
2. خذ مستشعر الانحناء وضعه في الحافة الوسطى للإصبع. باستخدام قلم ، حدد مستشعر الانحناء
3. حرك الخيط من خلال إبرتك. امنح نفسك قطعة سخية. اربط عقدة في نهاية الخيط.
4. بدءًا من الأعلى وعلى الخط ، ما عليك سوى نفخ قوس مستشعر الانحناء ، ثم حرك الإبرة عبر القفاز من الداخل ، وادفعها مرة أخرى على الخط الموازي. اسحب الإبرة حتى النهاية حتى تثبت العقدة على الخط الذي رسمته.
5. اسحب بإحكام ، اصنع 2-3 عقد على الجانب الآخر ، سيضمن ذلك عدم خروج الخيط. تأكد من إحكامه حتى يثبت مستشعر الانحناء بإصبعك
6. قطع الخيط وترك بضعة سم. من الخيط في النهاية حتى لا تنفك العقدة.
7. كرر الخطوات من 2 إلى 6 لجميع الأصابع التي توصل بها مستشعرات مرنة حتى تبدو وكأنها الصورة الثالثة والأخيرة.
8. اقلب القفاز للخلف بحيث يتم تشغيله بالطريقة الصحيحة. مرر مستشعرات الانحناء عبر المسارات للتأكد من أنها تناسب يدك بشكل صحيح

الخطوة 2: استخدام الاتصال التسلسلي مع Micro: bit

لرؤية مخرجات أجهزة الاستشعار الخاصة بنا ، سنستخدم الاتصال التسلسلي. سترى كيفية إعداد الكود في Makecode في الخطوة التالية ، لكننا سنتعلم أولاً كيفية قراءته من المحطة الطرفية الخاصة بنا. (ملاحظة: أنا أستخدم جهاز Mac ، لذا قد تختلف هذه الخطوات وفقًا لنظام التشغيل لديك. بالنسبة لأنظمة التشغيل الأخرى ، انظر هنا).

1. قم بتوصيل جهاز Micro: bit الخاص بك
2. افتح جهازك الطرفي
3. اكتب 'ls /dev/cu.*'
4. يجب أن ترى شيئًا يشبه "/dev/cu.usbmodem1422" لكن الرقم الدقيق سيعتمد على جهاز الكمبيوتر الخاص بك
5. بمجرد تشغيل الكود ، ستمنحك كتابة "screen /dev/cu.usbmodem1422 115200" (برقم المنفذ التسلسلي المحدد) إخراج Micro: بت التسلسلي
6. يجب أن تبدو مخرجاتك مثل الصورة أعلاه ، اعتمادًا على كيفية تنسيق الإخراج الخاص بك!

الخطوة 3: وضع نماذج أولية للدائرة

قبل لحام جميع مكوناتنا معًا ، سنقوم بعمل نموذج أولي للدائرة وكتابة بضعة أسطر من رمز المثال لقراءة قيم المستشعر والتأكد من أن مكوناتنا تعمل بشكل صحيح.

1. باستخدام مخطط الدائرة أعلاه ، ضع نموذجًا أوليًا لدارتك على اللوح باستخدام أسلاك التوصيل والمقاومات ومقاطع التمساح أحادية الجانب وميكرو بت.
2. قم بتوصيل مستشعرات الانحناء بالدبابيس 0 و 1 و 2.
3. لقد استخدمت هذا الرمز لاختبار أجهزة الاستشعار المرنة الخاصة بي
4. قم بثنيهم عدة مرات لرؤية قراءاتهم والتأكد من أنهم يعملون بشكل صحيح

في الكود ، السطر الأخير "serial.writeLine" هو المكان الذي نكتب فيه إلى إخراجنا التسلسلي. يمكنك تنسيق هذا الإخراج كما تريد ، فصلت كل متغير بفاصلة ، ثم قسمته على فاصلة لاحقًا ، لكن هذا الجزء متروك لك.

(ملاحظة: بعد أن قمت بهذه الخطوة ، اكتشفت أن أحد مستشعرات الانحناء الخاصة بي يحتوي على شريحة في الطلاء الموصل ، وبالتالي لم أحصل على قراءات جيدة. ولهذا السبب تظهر لي بعض الصور أعمل مع 4 أجهزة استشعار. وبعد اكتشاف ذلك ، ذهبت وصولاً إلى ثلاثة مستشعرات فقط على إصبع المؤشر والوسط والبنصر. وجدت أيضًا أن مستشعرات الانحناء لديّ لديها مجموعة واسعة من القراءة تنحني بالطريقة "المعاكسة" وهذا هو السبب في أنني وضعتها على القفاز مع توجيه الطلاء المقاوم لأسفل.)

الخطوة 4: اختبار مقياس التسارع ومستشعر الضوء

في هذه المرحلة ، اخترت أيضًا اختبار مقياس التسارع ومستشعر الضوء على Micro: bit

1. قم بتوصيل Micro: bit بجهاز الكمبيوتر الخاص بك
2. قم بتنزيل هذا الرمز
3. ثم اختبرت مستشعرات مقياس التسارع والضوء والانحناء مع هذا الرمز

(ملاحظة: في هذه المرحلة ، اكتشفت أنه لا يمكنك استخدام المسامير ومستشعر الضوء في نفس الوقت ، لذا لم أستخدم مستشعر الضوء في نهايتي ، لكنني أردت أن تكون قادرًا على معرفة كيفية القراءة مستشعر الضوء إذا كنت بحاجة!)

الخطوة 5: لحام مجسات الانحناء

الآن سنبدأ في لحام مكوناتنا معًا! هذا جزء مثير ، لكن من المهم أن تبطئ وتتأكد من أن كل شيء لا يزال يعمل كما تذهب حتى لا تصل إلى النهاية ، ولا يكون لديك شيء ما ، ولا تكون متأكدًا من المكان الذي حدث فيه الخطأ! أقترح استخدام مقاطع التمساح مزدوجة الجوانب هنا للتحقق من استمرار عمل كل مستشعر بمجرد أن يتم لحام الأسلاك والمقاومات معًا.

1. خذ مستشعر الانحناء والشريط اللاصق أو ضع شيئًا ثقيلًا عليه لتثبيته في مكانه.
2. خذ المقاوم 10K Ohm واقطع معظم النهاية بحيث يكون الرصاص بطول السلك الموجود في مستشعر الانحناء.
3. خذ مكواة اللحام واضغط عليها على كل من المقاوم ومستشعر الانحناء حتى يسخن
4. خذ اللحام واضغط عليه في المكواة الساخنة حيث يبدأ في الذوبان فوق المكونات. أنت فقط بحاجة إلى ما يكفي لتغطية الأسلاك.
5. انزع المكواة. هنا أرتدي قفاز البستنة الآخر وأمسكت بالمقاوم والسلك في مكانه بينما يبرد اللحام.
6. قم بقص قطعة طويلة من السلك الأحمر وضعها عند مفصل اللحام حيث يلتقي المقاوم ومستشعر الانحناء. كرر الخطوات من 4-5. هذا هو سلك دبوس التناظرية.
7. قص قطعة طويلة من السلك الأسود وضعها في نهاية السلك الآخر. كرر الخطوات من 4-5. هذا هو سلكك الأرضي.
8. قم بقص قطعة طويلة من السلك الأحمر وقم بقص الطرف الآخر من المقاوم بحيث يكون بطول الجانب السابق تقريبًا. كرر الخطوات من 4-5. هذا هو سلك الطاقة الخاص بك.
9. كرر الخطوات من 1 إلى 8 مع باقي أجهزة استشعار الانحناء.
10. اترك الأسلاك الخاصة بك طويلة بحيث يكون لديك مساحة للعمل معها لجعلها بالطول الصحيح لاحقًا عند وضعها على Micro: bit.

الخطوة 6: اللحام بالميكرو بت وتجميع القفاز

الآن بعد أن أصبحت أجهزة الاستشعار لدينا جاهزة ، سنبدأ في لحام Micro: bit وتجميع القفاز. تذكر مرة أخرى أن تختبرها كما تذهب ، باستخدام مقاطع التمساح للتأكد من أن المكونات لا تزال تعمل بعد أن تقوم بلحامها معًا.

1. ضع المستشعرات و Micro: bit على القفاز للحصول على فكرة عن المكان الذي يجب أن تذهب إليه الأسلاك والمدة التي يجب أن تكون.
2. لف سلكًا أحمر حول دبوس الطاقة. استخدم قواطع الأسلاك لتجريد السلك وترك فجوات مفتوحة ستربط السلك بها. افعل هذا مع السلك الأرضي أيضًا.
3. حدد القفاز الذي لا تستخدمه. سيساعدنا هذا في لحام كل شيء معًا والحصول على طول الأشياء بشكل صحيح. ستفعل كل شيء بشكل عكسي على الرغم من ذلك ، تحقق جيدًا من أنك تقوم بلحام الأشياء بالطريقة الصحيحة!
4. ضع جهاز Micro: bit في المكان الذي تريده تقريبًا على يدك. وضع علامات على الأرض وأسلاك الكهرباء تجلس.
5. ضع السلك أو الطاقة أو الأرض في مكانها.
6. الصق مستشعر الانحناء في مكانه.
7. اقطع سلك الطاقة بحيث يتجاوز العلامة الموجودة على خط الكهرباء بالكامل.
8. جندى هذه القطع معًا.
9. كرر الخطوات من 5 إلى 8 لأسلاك الطاقة الأخرى والأسلاك الأرضية.
10. خذ Micro: bit وضعه تحت الأسلاك الملحومة حديثًا. جندى الطاقة والأرض إلى المسامير الصحيحة.
11. قم بقص الأسلاك التناظرية بحيث تتجاوز نهاية المسامير مباشرة ويمكن أن تلتف حول الجانب الأمامي.
12. جندى الأسلاك إلى المسامير الصحيحة.
13. لقد وجدت أن قراءاتي كانت أفضل وأكثر اتساقًا عندما تلامس جميع الأسلاك (الطاقة والأرض والتناظرية) كلاً من الجزء الأمامي والخلفي من المسامير.
14. مسار واحد بمسار واحد ، ادفع مستشعرات الانحناء لأعلى الأصابع في وقت واحد.
15. بمجرد وضع المستشعرات في مكانها ، ارتدِ القفاز وتأكد من ملاءمتها. إذا كنت بحاجة إلى إضافة مسارات أو إصلاح مواضعها ، فقم بذلك الآن.
16. بمجرد أن توضع المستشعرات في المكان الذي تريده ، دوّن مكان ربط Micro: bit في مكانه. يمكنك استخدام الثقوب الصغيرة على جانبي الأزرار A و B أو استخدام الثقوب للدبابيس. استخدم الإبرة والخيط لربطهما في مكانهما على يدك

تهاني! اكتملت الآن مكونات الأجهزة الخاصة بالقفاز!

الخطوة 7: Micro: bit Code

سأقوم الآن بإرشادك عبر كود Micro: bit. أنت مرحب بك لجعل هذا الرمز كما تريد ، لكنني أردت أن أشرح كل شيء حتى تتمكن من رؤية ما فعلته ، وكيف فعلت ذلك ، ولماذا! يمكنك العثور على الكود الخاص بي هنا.

1. الأسطر 1-31. أنا هنا أستخدم وظائف محددة مسبقًا يأتي معها Micro: bit.

   • يؤدي الضغط على A إلى تقليل العدد ، وهو اختيار الرسومات المتاحة. بمجرد أن تصل إلى 0 ، تعود إلى أعلى رقم.
   • يؤدي الضغط على B إلى زيادة العدد ، بمجرد وصولك إلى أكبر عدد من الرسومات المتاحة ، يعود إلى 0.
   • إذا لم يكن الرسم الحالي الذي حددته هو الرسم الجاري رسمه حاليًا ، فإن الضغط على A و B في نفس الوقت يحدد الرسم الجديد.
   • إذا كان الرسم الحالي الذي حددته هو نفس الرسم الذي يتم رسمه ، فإن الضغط على A و B في نفس الوقت يملأ الشكل إذا كان يمكن أن يكون له تعبئة.
   • يؤدي اهتزاز Micro: bit إلى ضبط متغير المسح على 1 والذي يخبر p5.js بمسح اللوحة القماشية والبدء باللون الأسود. يقوم بإيقاف التشغيل مؤقتًا لمدة ثانية ثم يعيده مرة أخرى إلى 0 حتى يتمكن المستخدم من متابعة الرسم.

2. الأسطر 32-64 تقوم بإعداد المتغيرات الخاصة بي. كان من المهم استخدام الكثير من المتغيرات حتى لا تكون معظم القيم مشفرة. يمكن أن تتغير مع القفاز ويمكن تغييرها بسهولة في مكان واحد بدلاً من تحديث مجموعة من القيم في كل مكان. سأقوم بتسليط الضوء على عدد قليل من الأشياء المهمة.

   • حجم اللوحة القماشية هو الحجم الذي من الجيد وجوده في متغير واحد لتحديثه اعتمادًا على حجم اللوحة القماشية الخاصة بي. نفس الشيء مع الشكل مرتفع. عندما أقوم بإضافة الرسومات أو التخلص منها ، يمكنني تحديث هذا الرقم هنا.
   • تسمح لي المتغيرات العالية والمنخفضة بتتبع الارتفاع والمنخفض الحاليين لأجهزة الاستشعار ولديها نطاق معايرة مستمر. هذا مهم لأن كل شخص يرتدي القفازات سيكون له نطاق مختلف من الحركة وبالتالي مستويات مختلفة من الارتفاعات والانخفاضات التي يمكنهم الوصول إليها.
3. الأسطر 66-68 تقرأ القيم التناظرية من دبابيس أجهزة الاستشعار المرن

4. تقوم الأسطر 69-74 بمعايرة القيمة العالية لإصبع المؤشر.

   • إذا تم الوصول إلى ارتفاع جديد ، فإنه يحدد هذا على أنه القمة.
   • يعيد معايرة نطاق ذلك الإصبع.
   • يستخدم هذا النطاق الجديد لتعيين الألوان
5. تقوم الأسطر 75-80 بمعايرة القيمة المنخفضة لإصبع المؤشر.
6. الأسطر 81-104 تفعل نفس الشيء مثل 4 و 5 للإصبع الأوسط والبنصر.

7. تعيّن الخطوط 105-107 قيم المستشعر المرن لقيم اللون 0-255 (أو اللون منخفض اللون مرتفع ، إذا لم أفعل النطاق الكامل)

   • لم تكن وظيفة الخريطة المضمنة من Makecode تعطيني رسم خرائط رائعًا ، نظرًا للنطاق المحدود الذي كنت أحصل عليه من أجهزة الاستشعار الخاصة بي. لذلك صنعت وظيفة رسم الخرائط الخاصة بي.
   • وإليك كيف يعمل. يتم تحديد نطاق الإدخال لكل إصبع من خلال (أعلى قيمة - أقل قيمة). نطاق الألوان ، وهو أيضًا (أعلى قيمة للألوان - أقل قيمة للون) مقسومًا على كل نطاق للأصابع. يتم تقريب هذا الرقم إلى أصغر عدد صحيح وهو حاصل القسمة.
   • تمنحك (قيمة المستشعر الفعلية - أقل قيمة للمستشعر) القيمة ضمن النطاق. بضرب هذا في حاصل القسمة الذي وجدناه أعلاه وإضافة قيم اللون الأدنى يمنحك قيمة معينة من المستشعر إلى اللون ضمن نطاق الألوان.
8. يقرأ السطر 109 قيمة الملعب (لأعلى ولأسفل).
9. تقوم السطور 110-115 بمعايرة الارتفاع والمنخفض لهذه القيمة
10. يقرأ السطر 116 في قيمة اللف (يسار ويمين).
11. تقوم الأسطر 117-122 بمعايرة الارتفاع والمنخفض لهذه القيمة
12. تحدد الأسطر 123-126 قيم الملعب واللف إلى حجم اللوحة القماشية وتقريبها إلى أرقام صحيحة.
13. يكتب السطر 127 المتغيرات إلى الإخراج التسلسلي باستخدام serial.writeLine ، ويفصل بين كل قيمة بفاصلة ومسافة "،" لتحليلها لاحقًا.

بمجرد حصولك على الكود الذي تريده ، قم بتنزيله واسحبه من التنزيلات إلى Micro: bit (يجب أن تراه في "المواقع" على الجانب الأيسر من مكتشفك) لتحميل الكود إلى Micro: بت

الخطوة 8: الاتصال التسلسلي مع P5.js

للتواصل بشكل تسلسلي مع p5.js ، نحتاج إلى أداة إضافية. لمعرفة المزيد حول ما يدور وراء كواليس الاتصالات التسلسلية ، أقترح قراءة هذا المقال.

1. قم بتنزيل إصدار من تطبيق p5.js من هذا الرابط. لدي نسخة Alpha 6 ولكن أي منها سيعمل.
2. استخدم نموذج p5.js هذا للتواصل بشكل تسلسلي. لإعداده أدخل اسم المنفذ التسلسلي الصحيح لـ portName في السطر 12. هذا هو الاسم الذي اكتشفناه في الخطوة 2.
3. قم بتوصيل Micro: bit بجهاز الكمبيوتر الخاص بك
4. افتح التطبيق التسلسلي p5.js.
5. حدد المنفذ الخاص بك من قائمة المنافذ ولا تفعل أي شيء آخر. ولا تضغط حتى على فتح! فقط اختر المنفذ الخاص بك من قائمتك.
6. اضغط على تشغيل في القالب التسلسلي p5.js. يجب أن تكون قادرًا على رؤيته مفتوحًا ، وسيقرأ لك قيمًا فارغة لأننا لم نكتب رمزًا لتحليل إخراجنا التسلسلي حتى الآن.

الآن يمكننا التواصل بشكل متسلسل من Micro: bit إلى p5.js!

الخطوة 9: كود P5.js

سننتقل الآن إلى كود p5.js. هنا نقرأ في قيم المخرجات التسلسلية ونستخدمها لإنشاء الفن.

1. كما ذكرت في الخطوة السابقة ، تأكد من أن اسم المنفذ في السطر 12 هو اسم منفذ الكمبيوتر الخاص بك.
2. في وظيفة الإعداد () ، في السطور 32-33 ، أضفت المخزن الأيمن والأيسر مع إنشاء رسوم ، وقمت بذلك لفصل اللوحة القماشية بحيث يتم استخدام جزء واحد للرسم ، ويمكن للجزء الآخر عرض الاتجاهات ، وإظهار الرسم كنت تنظر أو تتصفح.
3. تستدعي وظيفة draw () وظائف قمت بها لإنشاء leftBuffer و rightBuffer بشكل منفصل. كما أنها تحدد مكان بدء الزاوية اليسرى العلوية لكل مخزن مؤقت.
4. تعرض الوظيفة drawRightBuffer () كل النص الخاص بالاتجاهات وتحديد الرسومات

5. تعرض وظائف drawLeftBuffer () جميع الرسومات.

   • يولد السطر 93 عشوائيًا قيمة لقيمة ألفا. هذا يعني أن كل الألوان لها قيم شفافية مختلفة لجعلها تبدو أكثر تشويقًا. لو كان لدي 4 مستشعرات مرنة ، لكنت استخدم المستشعر الرابع لهذا الغرض!
   • يحدد السطر 94 قيمة الحد إلى قيم r و g و b التي تحددها أجهزة الاستشعار المرن
   • يمكن إلغاء تعليق السطور 96-102 لاختبار كيفية عمل القفاز دون استخدام القفاز باستخدام الماوس بدلاً من ذلك. استبدل السطر 102 بالرسومات من باقي الوظيفة.
6. 104-106 امسح اللوحة القماشية عندما تهتز اليد عن طريق ضبط خلفية قماش الرسم على الأسود
7. 108-114 يتحكم في تعبئة الأشكال عند الضغط على A + B وتحديدها ويكون الشكل الحالي متماثلاً
8. 117-312 حيث يتم عرض الرسومات. هذا هو الجزء الأكبر من الكود وجزء الإبداع! أقترح النظر في مرجع p5.js لفهم كيفية التحكم في الأشكال بشكل أفضل. لقد استخدمت لفة ونغمة للتحكم في مواضع x و y وتغيير حجم الأشكال والرسومات ، وكما ذكرت سابقًا ، استخدمت ملف. أجهزة استشعار الانحناء للتحكم في اللون. هذا هو المكان الذي يمكنك أن تكون مبدعًا فيه! العب مع ما تقدمه p5.js وابتكار رسومات ممتعة للتحكم فيها! هنا أيضًا قمت بتعيين وصف للشكل الحالي الذي يتم عرضه على المخزن الأيمن.
9. 318-460 قمت بتعيين الوصف للشكل المحدد.

10. الأسطر 478-498 هي دالة serialEvent (). هذا هو المكان الذي نتلقى فيه البيانات التسلسلية.

    • في السطور 485-486 ، قمت بتعيين proll و ppitch (لفة ودرجة سابقة) على قيم التدحرج والخطوة السابقة.
    • في السطر 487 قمت بتقسيم البيانات على "،". أفعل هذا لأنني كتبت البيانات على أن تكون مفصولة بفواصل. يمكنك وضع كل ما تفصل بين المتغيرات الخاصة بك هنا. يتم وضع هذه المتغيرات في مصفوفة الأرقام.
    • ثم في السطور 488-496 ، قمت بتعيين المتغيرات على العنصر المقابل في المصفوفة وترجمتها من سلسلة إلى رقم. أستخدم هذه المتغيرات في جميع أنحاء وظيفة drawLeftBuffer () للتحكم في الرسومات.

هذا إلى حد كبير يلخص الكود وينهي المشروع! الآن يمكننا أن نرى القفاز يعمل.

الخطوة 10: المنتج النهائي

إليكم بعض الصور للقفاز النهائي بالإضافة إلى بعض القطع الفنية التي تم إنشاؤها! شاهد الفيديو التوضيحي لمشاهدته أثناء العمل!