جهاز التمديد الحسي لشعر القط يمكن ارتداؤه (2.0): 6 خطوات (مع صور)

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

هذا المشروع هو استمرار وإعادة تصور لزملائي السابق (metaterra) "Whisker Sensory Extension Wearable".

كان الغرض من هذا المشروع هو التركيز على إنشاء "امتدادات حسية" جديدة ومُثبَّتة حسابيًا تسمح بالاستشعار المعزز للعالم الطبيعي. تم تكريس جهودي الرئيسية في هذا المشروع لتصنيع وتنفيذ التعزيزات الحسية التي من شأنها أن توسع الإحساس من خلال أجهزة الاستشعار وتستجيب بإخراج ملموس للمستخدم. القصد من ذلك هو تمكين أي شخص من تصنيع امتدادات حسية خاصة به ، وبالتالي تعيين حواس الإنسان / الحيوان جوهريًا على الأجهزة. توسيع حواسنا بشكل فعال بطرق جديدة ومثيرة من شأنها أن تؤدي إلى فهم أفضل لكيفية قدرة دماغنا على التكيف مع الحواس الخارجية الجديدة.

تستند هذه المادة إلى عمل تدعمه مؤسسة العلوم الوطنية بموجب المنحة رقم 1736051.

تم تطوير المشروع في مختبر الحوسبة المرحة ومختبر التقنيات الحرفية بجامعة كولورادو بولدر.

إذا كانت لديك أي أسئلة ، أو تريد مواكبة عملي ، أو مجرد إلقاء نظرة على الأفكار ، فيرجى القيام بذلك على Twitter: @ 4Eyes6Senses.

مع هذا المشروع ، كنت أرغب في استخدام الامتداد الحسي للشعيرات السابقة القابل للارتداء وجعله أخف وزناً وأكثر فعالية من حيث التكلفة ، فضلاً عن سهولة بنائه. فيما يلي نظرة عامة على المكونات المختلفة ووظائفها:

- مجموعتان من أجهزة شعيرات المستشعر المرن المصممة خصيصًا (إجمالي 4 ، 2 لكل جانب) تتلقى معلومات عن طريق اللمس (الانحناء ، والمرن ، وما إلى ذلك) من الكائنات الموجودة في البيئة المباشرة للمستخدم. يتم بعد ذلك تحويل معلومات الجهد / المقاومة الأولية التي يتلقاها كل مستشعر إلى معلومات زاوية الانحناء (على سبيل المثال ، زاوية الانحناء بمقدار 10 درجات). يتم تحويل معلومات زاوية الانحناء هذه لاحقًا إلى إخراج تعديل عرض النبضة النسبي وإرسالها إلى محركات الاهتزاز المقابلة على جبهة المستخدم.

- يتم توصيل كل مستشعر طولي مرن بلوح 1 بوصة ومتصل بـ Arduino UNO يقوم بالتحويل / التحويل.

- أربعة محركات اهتزاز توفر محفزات لمسية لجبهة المستخدم. يرتبط كل محرك مستخدم بشعرة واحدة ، وتعتمد شدة محرك الاهتزاز على عتبة يتم ضبطها بناءً على مستشعر الطولي.

اللوازم

شريط بوليسترين بطول 14 بوصة وعرض 0.08 بوصة وسمك 0.03 بوصة

4 مستشعر الانحناء / المرن أحادي الاتجاه

مقابس JST

محركات الاهتزاز

عصابات صلبة

ProtoBoard - مربع 1"

مجموعة الأسلاك (أوصي بعزل السيليكون) ملاحظة: ستستخدم حوالي 2-3 أقدام من الأسلاك لكل اتصال

1/16 أكريليك أو كرتون شفاف سميك

أنابيب الانكماش الحراري

المسامير السائلة

مقاومات 47 كيلو

NITECORE أو أي نوع آخر من عصابات الرأس

الفيلكرو

الخطوة 1: تجميع شعيرات

(إخلاء المسؤولية! هذا مأخوذ مباشرة من التعليمات السابقة.)

استغرق الأمر مني بعض الوقت لتطوير جهاز استشعار شعيرات كان مرنًا بدرجة كافية لتقليد شعيرات حقيقية ، ولكنه جامد بدرجة كافية للعودة باستمرار إلى وضع مستقيم غير منحني. انتهى بي الأمر باستخدام مستشعر ثني / مرن مقاس 4 بوصات من أنظمة استشعار Flexpoint (انظر الشكل 1). يتم لحام قابس JST بأرجل المستشعر ، ثم شريط بوليسترين بطول 14 بوصة وعرض 0.08 بوصة وسمك 0.03 بوصة (لقد اشتريت منجم من متجر أجهزة محلي) عبارة عن غراء سيليكون ملتصق بالمستشعر ، ويتم تطبيق الانكماش الحراري ، ويتم تشكيل طبقة واقية من Sugru حول قاعدة وحدة الطولي بالكامل. فيما يلي التعليمات التفصيلية:

- خذ طرف قابس موصل JST ذي 3 سنون وقم بإزالة السلك المركزي (انظر الأشكال 2-4)

- قم بقص أسلاك التوصيل بحيث يتبقى لديك 1.5 سم من السلك ، ثم قم بفصل ولحام هذه الأسلاك المؤدية إلى دبابيس المستشعر (تذكر اتجاه القابس / المستشعر). لقد استخدمت الانكماش الحراري لتوفير العزل (انظر الأشكال 5 ، 6)

- قم بتركيب شريط البوليسترين على المستشعر بنوع من المادة اللاصقة المرنة (استخدمت غراء سيليكون للأظافر السائلة). تأكد من تثبيت الشريط على المستشعر جيدًا (انظر الأشكال 7 ، 8)

- خذ Sugru (لقد استخدمت عبوة واحدة بحجم 5 جرام) وقم بتشكيلها حول قاعدة المستشعر / الشريط / القابس مع التأكد من تغليف كل هذه المكونات. تأكد أيضًا من تطبيق Sugru عاليًا بما يكفي لتأمين الشريط بالكامل ، ولكن ليس مرتفعًا جدًا بحيث يحد من سهولة حركة / ثني المستشعر. خذ وقتك. سيكون لديك ما لا يقل عن 30-45 دقيقة حتى يبدأ السكر في التصلب. قبل أن تتركه يجف ، تأكد من أن القابس يناسب جانب الوعاء الخاص بموصل JST (انظر الأشكال 9-13)

- أخيرًا ، لقد قمت بإلصاق الملصقات على جهاز الطولي. تم استخدام الجانب (L / R) وموضع الرقم (1-4) (انظر الأشكال 14 ، 15)

- اصنع 3 المزيد (أو أي عدد من الشعيرات التي تريدها). تأكد من إنشاء كل شعرة بنفس الطريقة. سيساعد هذا في معايرة المستشعر لاحقًا.

الخطوة 2: مجموعة تركيب شعيرات

الآن بعد أن اكتملت مستشعرات الطولي المرن ، يمكننا الآن تركيبها على قطعة الخد (الشكل 1). صمم Metaterra ذراعًا منحنيًا مع قرص للتركيب ، وقد فعل ذلك باستخدام Adobe Illustrator واستخدم مادة أكريليك شفافة سميكة 1/16 بوصة. ملاحظة: إذا لم يكن قاطع الليزر متاحًا بسهولة ، فيمكنك محاولة إخراج الحوامل من من الورق المقوى أو أي مادة أخرى سهلة القطع ، ما عليك سوى طباعة ملف PDF والقطع حول التتبع أثناء تراكبها على الورق المقوى. وبعد القطع بالليزر ، قم بحفر أربعة ثقوب في الأكريليك ، ثم نسج سدادات JST من خلال الفتحات (الشكل 1 و 3 و 4) ، ثم قم بتضمين الشعيرات في جزء القرص من الحامل باستخدام Sugru. فيما يلي الإرشادات التفصيلية:

- افتح ملف متجه ذراع الطائر (PDF). المواد المستخدمة في هذا التدريب هي 1/16 بوصة من الأكريليك الشفاف ومقطعة بقاطع ليزر.

- حفر أربعة ثقوب في جبل الخد. لا تتردد في اللعب بحجم الثقب وكذلك المسافة لجعل الشوارب قريبة أو بعيدة كما تريد.

- نسج قابس JST ثنائي السنون من خلال الفتحات. تأكد من أن الجانبين مع الفتحة متقابلان بعيدًا عن بعضهما البعض.

- تأكد من وجود منافذ شعيراتك في المكان الذي تريده. استخدم Sugru وصنع مقابس JST في مكانها على جزء القرص من القطعة (أخذني هذا حوالي أربع حزم Sugru). مع Sugru ، سيكون لديك حوالي 30 دقيقة من وقت العفن ، لذا خذ وقتك وتأكد من عدم تداخل الشعيرات عند توصيلها ، وأن سدادات JST موجهة حيث تريدها. بمجرد أن تشعر بالرضا عن التنسيب ، اترك سوغرو يجف ليوم واحد.

- الرقم المرجعي 9 و 10 لهذه الخطوة ، لاحظ أيضًا أنه في تصميمي: أبيض = 3.3 فولت ، أسود = GND ، والأحمر هو الدبوس التناظري. قم بلحام طرفي قابس JST على جانب واحد من 1 'ProtoBoard ، ثم كرر ذلك باستخدام الطولي الآخر. قم بإنشاء مقسم جهد باستخدام تصميمي أو قم بتغيير التخطيط (يمكنك أيضًا إلقاء نظرة على دليل توصيل أجهزة الاستشعار المرن لـ SparkFun).

- لتثبيت قطع الخد على طوق الرأس ، يتم استخدام مسامير ملولبة / مسامير لتثبيت الذراع في عصابة الرأس (الشكل 11).

الخطوة 3: تكامل محرك الاهتزاز ، وطوق الرأس ، وإعداد البطارية

يتم توصيل محركات الاهتزاز بشكل مستقيم للأمام ، وسوف يتصل الكبل الأحمر بدبوس رقمي PWM على Arduino وسوف يتصل الأزرق بـ GND. يتم توصيل محركات الاهتزاز بعصابة رأس NITECORE باستخدام الفيلكرو ، ويستند الموضع إلى الشعيرات المربوطة به ، ومحركات الاهتزاز الخارجية مرتبطة بالشعيرات الأمامية ومحركات الاهتزاز الداخلية مرتبطة بالشعيرات الخلفية (الشكل 6).

- سلك لحام إلى نهايات كل محرك اهتزاز ، قم بتطبيق الانكماش الحراري على كل اتصال ، ثم قم بتطبيق الانكماش الحراري على سلك محرك الاهتزاز وكذلك الكابلات المنكمشة بالحرارة حديثًا (الشكل 2) ، كرر 3 مرات. ألصق قرص فيلكرو (جانب الخطاف) في الجزء الخلفي من المحرك. كرر 3 مرات.

- قم بقص شريط واحد من الفيلكرو بحيث يمكن ربط مجموعة أسلاك المحركات ببعضها البعض وفيلكرويدها في مقدمة عصابة رأس NITECORE (انظر الشكل 5). التمسك (استخدمت الغراء الفائق) بالشريط على الجزء الأمامي الداخلي من عصابة الرأس وفيلكرو المحركات على الشريط في نفس الاتجاه الذي وضعت فيه منافذ الشعيرات على لوحة الخد (الشكل 7)

- استخدم مشبكًا أو رابطًا مضغوطًا لتوصيل أسلاك محرك الاهتزاز ، وهذا سيساعد على حماية محركات الاهتزاز من السحب / الكسر (الشكل 7).

الخطوة 4: المعالج الدقيق وتوصيله بالكامل بأردوينو

سيتم توصيل جميع محركات الاهتزاز والشعيرات بـ Arduino UNO. ستحتاج إلى لوحة نماذج أولية إضافية تتيح لك لحام 9 كبلات GND و 4 كابلات 3.3 فولت. ستحتاج أيضًا على الأرجح إلى مجموعة موصل مزدوج لإضافة دبابيس ومبيت للكابلات التي تحتاج إلى توصيلها مباشرة بـ Arduino. تتصل أسلاك دبوس المحرك الاهتزازي (الكبل الأحمر) بدبابيس Arduino الرقمية: 3 ، 9 ، 10 ، 11 (تم اختيار هذه المسامير لأنها تسمح بـ PWM). سيتم لحام أسلاك محرك الاهتزاز GND (أسود أو أبيض) على لوحة النماذج الأولية. سوف تتصل دبابيس الشعيرات (الكبل الأحمر) بدبابيس Arduino التناظرية: A0 ، A1 ، A2 ، A3. سيتم لحام كابلات VCC (كبل أبيض) وكابلات أرضية (سوداء) على لوحة النماذج الأولية.

الخطوة 5: تنفيذ المدونة

حسنًا ، حان الوقت الآن لتحميل الكود. هناك بعض الأشياء التي ستحتاج إلى تعديلها قبل أن تكون مستعدًا لخفاقة العالم.

- أولاً ، استخدم مقياسًا متعددًا لقياس كل من جهد خرج VCC والمقاومة عبر المقاوم 10k. أدخل هذه القيم في مواضعها الخاصة في الكود.

- بعد ذلك ، تحقق جيدًا من ضبط جميع المتغيرات الأخرى على المدخلات / المخرجات الصحيحة (على سبيل المثال ، mtr ، flexADC ، إلخ …).

- بعد ذلك ، قم بتوصيل Arduino الخاص بك ، وقم بتحميل الكود.

- بمجرد بدء التشغيل ، سترى في الشاشة التسلسلية أن Bend + (رقم الطولي) سيطبع. حان الوقت الآن لمعايرة الطولي (كل شعرة فريدة وستكون لها مقاومة أساسية مختلفة قليلاً). اضبط متغير STRAIGHT_RESISTANCE على أي مقاومة أساسية (أي موضع شعيرات غير منحنية) يتم طباعتها كـ. بعد ذلك ، اضبط المتغير BEND_RESISTANCE على STRAIGHT_RESISTANCE + 30000.0. في الكود الأصلي ، كان من المفترض أن يعكس هذا المتغير خرج مقاومة المستشعر المرن عند منحنى 90 درجة. نظرًا لأن شعيراتنا لا تقترب من أي انحناء كامل بمقدار 90 درجة (على الأقل في المواقف النموذجية) ، فإن إضافة 30000.0 أوم إلى مقاومة خط الأساس تعمل بشكل جيد. لا تتردد في ضبط مقاومة الانحناء لأي شيء يناسبك بشكل أفضل. إذا قمت بضبط كل شيء بشكل صحيح ، فسترى أنه عندما يكون الطولي غير منحني ، ستتم طباعة زاوية الانحناء بمقدار 0 درجة (أكثر أو أقل). بعد ذلك ، يمكنك تعيين قيم العتبة التي ستنشط محركات الاهتزاز على أساس الزاوية. بعد هذا ، أنت على ما يرام!

الخطوة 6: تم

لديك الآن شعيرات يمكن ارتداؤها وجاهزة (للشعور) في العالم!

إذا كانت لديك أي أسئلة متعمقة ، أو تريد التعرف على التعزيز البشري ، أو ترغب في مواكبة عملي ، أو مجرد إلقاء نظرة على الأفكار ، فيرجى القيام بذلك على Twitter الخاص بي:

@ 4Eyes6Senses

شكرا!