دليل المشي لتعزيز تنقل الأشخاص المعاقين بصريًا: 6 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

الهدف من التعليمات هو تطوير دليل للمشي يمكن للأشخاص المعاقين استخدامه ، وخاصة ضعاف البصر. يعتزم الدليل التحقيق في كيفية استخدام دليل المشي بشكل فعال ، بحيث يمكن صياغة متطلبات التصميم لتطوير دليل المشي هذا. لتحقيق الهدف ، يحتوي هذا التوجيه على الأهداف المحددة التالية.

• لتصميم وتنفيذ النموذج الأولي للنظارات لتوجيه ضعاف البصر
• لتطوير دليل للمشي لتقليل الاصطدام بالعوائق للأشخاص المعاقين بصريًا
• لتطوير طريقة للكشف عن الحفر على سطح الطريق

يتم استخدام ثلاث قطع من مستشعرات قياس المسافة (مستشعر الموجات فوق الصوتية) في دليل المشي من أجل اكتشاف العائق في كل اتجاه بما في ذلك الأمامي واليسار واليمين. بالإضافة إلى ذلك ، يكتشف النظام الحفر على سطح الطريق باستخدام المستشعر والشبكة العصبية التلافيفية (CNN). تبلغ التكلفة الإجمالية لنموذجنا الأولي المطور حوالي 140 دولارًا والوزن حوالي 360 جرامًا بما في ذلك جميع المكونات الإلكترونية. المكونات المستخدمة في النموذج الأولي هي مكونات مطبوعة ثلاثية الأبعاد ، و Raspberry Pi ، وكاميرا Raspberry Pi ، ومستشعر بالموجات فوق الصوتية وما إلى ذلك.

الخطوة 1: المواد المطلوبة

• أجزاء مطبوعة ثلاثية الأبعاد

  1. 1 × 3D مطبوعة المعبد الأيسر
  2. 1 × 3D مطبوعة المعبد الأيمن
  3. 1 × إطار رئيسي مطبوع ثلاثي الأبعاد

• الإلكترونيات والأجزاء الميكانيكية

  1. 04 × مستشعر بالموجات فوق الصوتية (HC-SR04)
  2. Raspberry Pi B + (https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-3-model-b-plus/)
  3. كاميرا Raspberry Pi (https://www.raspberrypi.org/products/camera-module-v2/)Lithium-ion battery
  4. الأسلاك
  5. سماعة

• أدوات

  1. الغراء الساخن
  2. حزام مطاطي (https://www.amazon.com/Belts-Rubber-Power-Transmis…

الخطوة 2: أجزاء مطبوعة ثلاثية الأبعاد

تم تصميم النموذج الأولي للمشهد في SolidWorks (نموذج ثلاثي الأبعاد) مع مراعاة أبعاد كل مكون إلكتروني. في النمذجة ، يتم وضع مستشعر الموجات فوق الصوتية الأمامي في المشهد لاكتشاف العوائق الأمامية فقط ، ويتم ضبط مستشعرات الموجات فوق الصوتية اليمنى واليسرى على 45 درجة من نقطة مركز المشهد من أجل اكتشاف العوائق داخل كتف المستخدم وذراعه ؛ يتم وضع مستشعر آخر بالموجات فوق الصوتية في اتجاه الأرض للكشف عن الحفرة. تم وضع كاميرا Rpi في النقطة المركزية للمشهد. بالإضافة إلى ذلك ، تم تصميم المعبد الأيمن والأيسر للمشهد لوضع التوت والبطارية على التوالي. يتم عرض SolidWorks والأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد من وجهة نظر مختلفة.

لقد استخدمنا طابعة ثلاثية الأبعاد لتطوير نموذج ثلاثي الأبعاد للمشهد. يمكن للطابعة ثلاثية الأبعاد تطوير نموذج أولي بحجم يصل إلى 34.2 × 50.5 × 68.8 (طول × عرض × ارتفاع) سم كحد أقصى. إلى جانب ذلك ، فإن المادة المستخدمة لتطوير نموذج المشهد هي خيوط حمض عديد حمض اللبنيك (PLA) وهي سهلة الحصول عليها ومنخفضة التكلفة. يتم إنتاج جميع أجزاء المشهد في المنزل ويمكن إجراء عملية التجميع بسهولة. من أجل تطوير نموذج المشهد ، هناك حاجة إلى كمية PLA مع مادة الدعم بحوالي 254 جرامًا.

الخطوة 3: تجميع المكونات

يتم تجميع جميع المكونات.

1. أدخل raspberry pi في المعبد الأيمن المطبوع ثلاثي الأبعاد
2. أدخل البطارية في الهيكل الأيسر المطبوع ثلاثي الأبعاد
3. أدخل الكاميرا في مقدمة الإطار الرئيسي حيث تم إنشاء الفتحة للكاميرا
4. أدخل مستشعر الموجات فوق الصوتية في الفتحة المحددة

الخطوة 4: توصيلات الأجهزة

يتم تعيين اتصال كل مكون مع raspberry pi ويظهر أن المشغل ودبوس الصدى في المستشعر الأمامي متصلان بـ GPIO8 و GPIO7 pin من raspberry pi. يقوم GPIO14 و GPIO15 بتوصيل المشغل ودبوس الصدى لمستشعر اكتشاف الحفرة. البطارية وسماعة الرأس متصلان بمنفذ طاقة Micro USB ومنفذ مقبس صوت من raspberry pi.

الخطوة 5: نموذج المستخدم

يرتدي الأطفال المكفوفون النموذج الأولي ويشعرون بالسعادة للسير في البيئة دون أي تصادم مع العقبات. يعطي النظام العام تجربة جيدة أثناء الاختبار مع ضعاف البصر.

الخطوة السادسة: الخاتمة والخطة المستقبلية

الهدف الرئيسي من هذا الدليل هو تطوير دليل للمشي لمساعدة الأشخاص المعاقين بصريًا على التنقل بشكل مستقل في البيئات. يهدف نظام اكتشاف العوائق إلى توضيح وجود عوائق حول المناطق المحيطة في اتجاهات الأمام واليسار واليمين. يكتشف نظام الكشف عن الحفر الحفر الموجودة على سطح الطريق. يتم استخدام مستشعر الموجات فوق الصوتية وكاميرا Rpi لالتقاط بيئة العالم الحقيقي لدليل المشي المطور. يتم حساب المسافة بين العائق والمستخدم من خلال تحليل البيانات من أجهزة الاستشعار فوق الصوتية. يتم تدريب صور الحفرة مبدئيًا باستخدام الشبكة العصبية التلافيفية ويتم اكتشاف الحفر عن طريق التقاط صورة واحدة في كل مرة. بعد ذلك ، تم تطوير النموذج الأولي لموجه المشي بنجاح بوزن يبلغ حوالي 360 جرامًا شاملاً جميع المكونات الإلكترونية. يتم إخطار المستخدمين بوجود عوائق وحفر عبر الإشارات الصوتية بواسطة سماعة الرأس.

استنادًا إلى العمل النظري والتجريبي الذي تم إجراؤه خلال هذه التعليمات ، يوصى بإجراء مزيد من البحث لتحسين كفاءة دليل المشي من خلال معالجة النقاط التالية.

• أصبح دليل المشي المطور ضخمًا بعض الشيء بسبب استخدام العديد من المكونات الإلكترونية. على سبيل المثال ، يتم استخدام raspberry pi ولكن لا يتم استخدام جميع وظائف Raspberry Pi هنا. ومن ثم ، فإن تطوير دائرة متكاملة خاصة بالتطبيق (ASIC) مع وظائف دليل المشي المطور يمكن أن يقلل من حجم النموذج الأولي ووزنه وتكلفته
• في بيئة العالم الواقعي ، تتمثل بعض العوائق الحرجة التي يواجهها الأشخاص ضعاف البصر في الحدبات على سطح الطريق ، وحالة الدرج ، وسلاسة سطح الطريق ، والمياه على سطح الطريق وما إلى ذلك ، ومع ذلك ، فإن دليل المشي المطور لا يكتشف سوى الحفر الموجودة على الطريق السطحية. وبالتالي ، فإن تحسين دليل المشي مع الأخذ في الاعتبار العوائق الحرجة الأخرى قد يساهم في إجراء مزيد من البحث لمساعدة الأشخاص المعاقين بصريًا
• يمكن للنظام اكتشاف وجود عوائق ولكن لا يمكنه تصنيف هذه العوائق ، والتي تعتبر ضرورية للأشخاص المعاقين بصريًا أثناء التنقل. قد يساهم التقسيم الدلالي للبكسل المحيط في تصنيف العقبات حول البيئة.