جهاز تحكم عن بعد شديد ASD: 7 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

خلال الماجستير الأول في الهندسة الكهروميكانيكية ، يواجه الطلاب تحديًا لإنشاء روبوت لمشروع الدورة التدريبية Mechatronics بواسطة البروفيسور Bram Vanderborght. كفريق من ثلاث فتيات ، قررنا اغتنام الفرصة للعمل مع الشباب المصابين بالتوحد الشديد. "حدد اختيارك" يمثل مشروعًا بالتعاون مع Parhélie Brussels ، وهو معهد خاص للأطفال والبالغين المصابين بالتوحد أو الذهان أو العصابيين الشديد. الهدف هو إنشاء جهاز يمنح الشباب الذين يعانون من اضطراب طيف التوحد الشديد (اضطراب طيف التوحد) الذين تتراوح أعمارهم بين 12 و 18 عامًا الفرصة للتواصل مع أجهزة الكمبيوتر. نظرًا لأن الشباب لا يتحدثون ، يجب أن يساعدهم الجهاز على التفاعل مع الناس أيضًا. من الآن فصاعدًا ، لن يضطر مقدمو الرعاية للاختيار باسم الشباب البالغين ولكن سيتمكن الشباب من اتخاذ القرارات بشكل مستقل. الهدف الرئيسي هو أن يتمكنوا من اختيار أغنية أو خيار عشاء ، معروضًا على شاشات الكمبيوتر ، بأنفسهم.

نظرًا لأنه من المثير للاهتمام توفير خيار إعادة استخدام المشروع في مشاريع مستقبلية أخرى ، فسيتم مراعاة إمكانية التمديد. سيتم تنفيذ تشفير تطبيق الكمبيوتر بطريقة يمكن من خلالها توسيع خيارات الاختيار حسب الرغبة.

بالنسبة للتصميم ، من المهم مراعاة أن الأطفال يسهل تشتيت انتباههم ، وليس لديهم مهارات حركية جيدة جدًا ، وربما يحاولون تدمير الجهاز. تم تصميم صندوق ، حيث يمكن تخزين جميع الأجهزة الإلكترونية بالداخل. من أجل الحماية من الصدمات ، يتم تخزين البطارية في صندوق منفصل ويتم لحام المكونات الإلكترونية على ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

الخطوة 1: التصميم الأول

قبل التفكير في المكونات الإلكترونية للمشروع ، من الجيد التوصل إلى التصميم الأول للصندوق ، نظرًا لأن الإلكترونيات يجب أن تتناسب داخل الصندوق ولكن الصندوق قد لا يصبح كبيرًا جدًا لاستخدامه كجهاز تحكم عن بعد ، فهذه تجربة وخطأ عملية للعثور على أبعاد مناسبة. عن طريق برنامج Autodesk Inventor Professional 2018 ، تم تصميم فكرة أولى. بهذه الطريقة ، يمكن أخذ المساحة المتوفرة لجميع المكونات المطلوبة في الاعتبار عند البحث على الإنترنت.

سيعمل الصندوق كجهاز تحكم عن بعد بثلاثة أزرار للاختيار بين الخيارات المعروضة على شاشة الكمبيوتر. سيعمل الزران الخارجيان كأزرار تحكم للتبديل بين البالغين الصغار المصابين بالتوحد الشديد ، ومن الأهمية بمكان جعل الصندوق غير معقد للغاية ومشتت للانتباه والحفاظ دائمًا على نفس اصطلاح الألوان. سيعرض زر LED دائمًا اللون الأزرق وسيعرض الزر الأيمن اللون الأحمر دائمًا ، بغض النظر عن كيفية توجيه جهاز التحكم عن بُعد. الألوان مرئية طوال الوقت وستختفي لبضع ثوان عند الضغط على الزر. بالتزامن مع حركة الزر ، سيصدر جهاز piezobuzzer صوتًا وستسمح محركات الاهتزاز للصندوق بالاهتزاز في يد الطفل. لربط عمل الأزرار بتطبيق الكمبيوتر ، يتم إرسال الإشارات إلى التطبيق عن طريق اتصال Wi-Fi.

الصندوق الأخير له شكل مستطيل بسيط مزود بثلاث فتحات للأزرار (الصندوق العلوي) وثقبين (أمامي وخلفي) لتوصيل شاحن البطارية و Redbear Duo و 4 فتحات صغيرة جدًا موزعة على كلا الجانبين لضمان أن صوت piezobuzzer ملحوظ. تم تقريب حواف الصندوق لمنع الشباب من إيذاء أنفسهم أو الآخرين.

الخطوة 2: احصل على المكونات الخاصة بك

سوف تحتاج:

- طابعة ثلاثية الأبعاد (يمكن الوصول إليها في FABlab Brussels العامة) استخدمنا الطابعات المتاحة لطلاب الهندسة الكهروميكانيكية في VUB.

- لحام الحديد واللحام

- Colorfabb XT - مادة شفافة للطباعة ثلاثية الأبعاد متوفرة على:

- Redbear DuoInformation: https://redbear.cc/duo الشراء من: https://www.antratek.com/redbear-duo السعر: 30 يورو ، 13 جهد عمل Redbear Duo هو 3 ، 3 فولت. ليتم اختيارهم بحيث يكونون قادرين على العمل في 3 ، 3 فولت.

- زر LED باللون الأخضر (اختياري) معلومات: https://www.adafruit.com/product/3487 الشراء من: https://www.sossolutions.nl/ السعر: 4 ، 55 يورو

- 2 أزرار RGB LED (مقاومات تستخدم للاتصال في PCB)

- مقياس التسارع ADXL345 المعلومات: https://www.sparkfun.com/products/9836 لا يستخدم الكثير من القوة. نريد أن تدوم البطارية لأطول فترة ممكنة.

- Li-IonBattery 1200 مللي أمبير في الساعة: https://www.adafruit.com/product/258 الشراء من: https://www.kiwi-electronics.nl/lithium-ion-polym … السعر: 11 يورو ، 95 أمبير ليثيوم أيون تم اختيار البطارية ، على الرغم من أن هذه ليست أكثر أنواع البطاريات أمانًا ، لأنه يجب شحن جهاز التحكم عن بُعد عبر micro-USB. خلاف ذلك ، يتعين على مقدمي الرعاية دائمًا فتح الصندوق لاستبدال البطاريات.

- شاحن البطارية المعلومات: https://www.adafruit.com/product/259 الشراء من: https://www.kiwi-electronics.nl/usb-li-ion-lipoly … السعر: 14 ، 90 يورو

- Piezobuzzer المعلومات: https://www.adafruit.com/product/1739 الشراء من: https://www.adafruit.com/product/1739 السعر: 1 ، 25 يورو

- محركان اهتزاز (متصلان مع المقاوم والترانزستور) المعلومات: https://www.adafruit.com/product/1201 الشراء من: https://www.kiwi-electronics.nl/vibrating-mini-mo… السعر: 2 يورو ، 50

- لوحة دوائر مطبوعة (PCB) لضبط المكونات الكهربائية

- مقاومات 4 مقاومات 150 أوم (2 لكل زر RGB Arcade) 2 مقاومات 4.7 كيلو أوم (لمقياس التسارع) 3 مقاومات 10 كيلو أوم (1 لكل زر) 1 المقاوم 100 أوم (لمحركات الاهتزاز) 1 PN2222 الترانزستور (لمحركات الاهتزاز)

- مسامير 2 M2 ، 5x8 مسامير للوحة المكونات 5 مسامير M3x8 لأسفل الصندوق (4) وأسفل صندوق البطارية (1) مسامير 4 M2 ، 5x8 لأسفل صناديق الاهتزاز (2 لكل صندوق)

بالنسبة لجزء البرمجة ، تم استخدام Java in Eclipse لبرمجة التطبيق. تمت برمجة Redbear Duo باستخدام Arduino IDE.

الخطوة 3: المكونات الإلكترونية لحام على ثنائي الفينيل متعدد الكلور

لتلحيم جميع المكونات الموجودة على لوحة PCB ، يجب معرفة الاتصالات مع Redbear Duo. يمكن تصور هذه الوصلات في الصورة الأولى. جميع المكونات المستخدمة في المشروع متصلة بدبابيس الإدخال / الإخراج الخاصة بـ Redbear Duo. لتوصيل الأزرار ومحركات الاهتزاز ، يلزم وجود مقاومات وترانزستورات. يمكن تصور هذه الأجزاء في الصور الثلاث الأخرى. لمعرفة المقاومات والترانزستور المستخدمة وأين يتم وضعها ، يتم توفير مخطط وملاحظات إضافية في هذه الصور.

ملاحظة جانبية: المنافذ الموضحة في الصور هي تلك المستخدمة في المشروع. من الممكن اختيار منافذ مختلفة. يجب مراعاة بعض القيود فقط: يجب توصيل منفذي SDA و SCL لمقياس التسارع على التوالي بالدبوس D0 والدبوس D1 في Redbear Duo. يجب توصيل الجرس ومحركات الاهتزاز بدبوس PWM.

يمكن العثور على دليل التوصيل لمقياس التسارع على موقع Sparkfun. الاتصال المستخدم هو I2C.

الخطوة 4: 3D Print Remote

بمجرد تحسين التصميم ، يمكن طباعة الصندوق ثلاثي الأبعاد. بالنسبة للمنتج النهائي ، يجب طباعة 5 أجزاء مختلفة: - أسفل الصندوق - شكل الصندوق - لوحة تثبيت صندوق البطارية - لوحات التثبيت لصناديق الاهتزاز (2)

تم تصميم النموذج الأولي باستخدام طابعة Ultimaker 2 ثلاثية الأبعاد. المواد المستخدمة لجميع المكونات هي ColorFabb XT.

الخطوة 5: برمجة Redbear Duo

أثناء تحسين تصميم الصندوق وطباعته ، يمكن برمجة وحدة التحكم الصغيرة.

تم شرح معظم دبابيس الإدخال / الإخراج المستخدمة لتوصيل المكونات بـ Redbear Duo بالفعل في الخطوة 3. ويمكن العثور على الباقي في الكود.

كما ذكرنا سابقًا ، يجب تعديل ألوان الأزرار الخارجية وفقًا لاتجاه الصندوق. هذا هو سبب استخدام مقياس التسارع. في الكود ، يتغير اللون عندما يكون الإحداثي x لمقياس التسارع أكبر من 50. وهذا يعتمد على طريقة وضع مقياس التسارع في الصندوق. تأكد من التحقق من قيمة إحداثيات x في جهازك وتكييف الكود إذا لزم الأمر. يمكن العثور على المكتبة اللازمة لقراءة قيم مقياس التسارع على موقع Sparkfun المذكور في الخطوة 3.

لحفظ البطارية عند عدم استخدام الجهاز ، يمكن إطفاء أضواء Wi-Fi و LED. عندما يتم وضع الصندوق على جانبه الأيمن ويتم الضغط على الأزرار الخارجية ، يتم إيقاف تشغيل الصندوق. لتنبيه الصندوق ، يجب الضغط على الأزرار الخارجية (لا يهم الاتجاه لهذا الإجراء). في هذه الخطوة ، من الأفضل التحقق من قيمة الإحداثي y عند وضع الصندوق على جانبه الأيمن والتكيف إذا لزم الأمر.

الخطوة 6: اصنع التطبيق

من أجل جعل جهاز التحكم عن بعد سهل الاستخدام ، تم إنشاء تطبيق بلغة Java. التطبيق قادر على التواصل مع جهاز التحكم عن بعد عبر اتصال WiFi. باستخدام المعلومات الواردة من جهاز التحكم عن بُعد ، سيقوم التطبيق بالتمرير عبر الخيارات وبهذه الطريقة حدد الصور أو تشغيل الأغاني. نظرًا لأن البرنامج يحتاج إلى أن يكون قابلاً للتوسيع ، يمكن إضافة الأسماء والفئات.

في اللوحة الأولى ، يجب اختيار اسم الشاب البالغ الذي سيستخدم جهاز التحكم عن بُعد. باستخدام حقل النص والأزرار الموجودة أسفل اللوحة ، يمكن إضافة الأسماء أو حذفها.

بعد اختيار اسم الشاب البالغ ، يجب اختيار الفئة. إذا تم اختيار فئة "الموسيقى" ، فسيتم تشغيل أغنية عند تأكيد الاختيار.

الشاشة الأخيرة هي الشاشة الوحيدة التي سيشاهدها الشاب البالغ وهي أيضًا اللوحة الوحيدة التي يمكن التحكم فيها عن طريق جهاز التحكم عن بعد. يمكنك التمرير عبر الصور بالذهاب إلى اليسار أو اليمين. إذا تم تأكيد الاختيار بالضغط على الزر الأوسط بجهاز التحكم عن بُعد ، فسيظهر إطار أخضر حول الصورة. في هذه المرحلة ، لا يمكن التمرير إلى خيارات مختلفة. بالضغط على زر التأكيد مرة أخرى ، يتم إلغاء تحديد أحد الخيارات.

يمكن استخدام نافذتي "إضافة ملف" و "حذف ملف" لإضافة الصور وحذفها. عند إضافة ملفات في فئة الموسيقى ، يجب اتباع خطوتين. في النافذة المنبثقة الأولى ، يمكن اختيار الصورة التي يجب أن تظهر على الشاشة. في النافذة المنبثقة الثانية ، يجب اختيار الأغنية المتعلقة بهذه الصورة. يجب أن تكون الأغنية المختارة بتنسيق mp3.

لحذف ملف ، يجب تحديد اسم الصورة في القائمة ، والتي تنبثق عند الضغط على زر "حذف ملف".

الخطوة 7: قم بتجميع الصندوق

كخطوة أخيرة ، يجب تجميع الصندوق. - لإعطاء قوة إضافية للصندوق ، يتم استخدام الرغوة من الداخل بين الأزرار. ضع في اعتبارك أن أسلاك الأزرار تحتاج إلى بعض المساحة أيضًا! - يتم وضع البطارية في صندوق البطارية ويتم تثبيت البطارية عليها. - محركات الاهتزاز مزودة بطبقة رقيقة من الغراء يمكن استخدامها لتثبيتها داخل صناديق محرك الاهتزاز. نظرًا لأن الصناديق صغيرة ، يمكن استخدام مسطرة أو جسم صغير للضغط على المحركات بشكل أفضل قليلاً على جوانب الصندوق. عندما يتم إصلاح المحركات ، يمكن أيضًا إغلاق الصناديق عن طريق التثبيتات والبراغي. - يتم توصيل الأسلاك من الأزرار ومحركات الاهتزاز بـ PCB. - يمكن توصيل PCB بالأعمدة الجانبية المطبوعة ثلاثية الأبعاد عن طريق البراغي. يجب أن يتم تجميع PCB بطريقة تجعل Redbear Duo وشاحن البطارية موضعيًا بشكل صحيح في الصندوق (بالقرب من الثقوب). - أخيرًا ، يتم تجميع الجزء السفلي من الصندوق على الأعمدة الموجودة في الزوايا بواسطة وسائل البراغي.

تهانينا! عند الوصول إلى نهاية هذه الخطوة ، نجحت في إعادة صنع جهاز التحكم عن بُعد للشباب المصابين بالتوحد الشديد. في هذه المرحلة من المشروع ، يوصى باختبار ما إذا كان كل شيء يعمل كما يحلو لك. حظًا سعيدًا واستمتع بوقتك!