Cat Whisker Sensory Extension Wearable (2.0): 6 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Tämä projekti on jatkoa ja uudelleenkuvitusta entiselle kollegalleni (metaterra) "Whisker Sensory Extension Wearable".

Tämän projektin tarkoituksena oli keskittyä uusien, laskennallisesti rikastettujen "aistien laajennusten" luomiseen, jotka mahdollistavat täydellisen luonnontunnistuksen. Suurin ponnisteluni tässä projektissa oli omistettu aistien lisäysten valmistamiselle ja toteuttamiselle, jotka laajentavat tunnetta antureiden kautta ja reagoivat kosketukseen. Tarkoituksena on antaa kenenkään valmistaa omat aistinvaraiset laajennuksensa ja siten kartoittaa ihmisen/eläimen aistit laitteistoon. Laajennamme aistejamme tehokkaasti uusilla ja jännittävillä tavoilla, mikä auttaa ymmärtämään paremmin, miten aivomme kykenevät sopeutumaan uusiin ulkoisiin aisteihin.

Tämä materiaali perustuu National Science Foundationin tukemaan työhön apurahalla 1736051.

Hanke kehitettiin Colorado Boulderin yliopiston Lab for Playful Computation and Craft Tech Lab -laboratoriossa.

Jos sinulla on kysyttävää, haluat pysyä ajan tasalla työni kanssa tai vain heitellä ideoita, tee se Twitterissä: @4Eyes6Senses.

Tämän projektin avulla halusin ottaa aiemman whisker-aistinvaraisen pidennyksen käytettäväksi ja tehdä siitä kevyemmän, kustannustehokkaamman ja helpommin rakennetun. Tässä on yleiskatsaus eri osista ja niiden toiminnoista:

- Kaksi mukautetun rakennetun flex -anturivälinelaitetta (yhteensä 4, 2 per puoli) vastaanottaa kosketustietoja (taipuminen, taipuminen jne.) Käyttäjän välittömässä ympäristössä olevista esineistä. Kunkin anturin vastaanottama alkujännite-/vastustieto muutetaan sitten taivutuskulmatietoksi (esim. 10 asteen taivutuskulma). Tämä taivutuskulmatieto muutetaan myöhemmin suhteelliseksi pulssileveysmodulaatiolähtöksi ja lähetetään vastaaville tärinämoottoreille käyttäjän otsaan.

- Jokainen whisker flex -anturi on kiinnitetty 1 ProtoBoardiin ja liitetty Arduino UNO: hon, joka suorittaa muuntamisen/muuntamisen.

- Neljä värähtelymoottoria toimittaa kosketuksen ärsykkeitä käyttäjän otsaan. Jokainen käytetty moottori korreloi yhteen viikseen, tärinämoottorin voimakkuus perustuu kynnykseen, joka asetetaan viiksetunnistimen perusteella.

Tarvikkeet

14 "pitkä, 0,08" leveä, 0,03 "paksu polystyreeninauha

4 yksisuuntainen taivutus-/taivutusanturiSugru

JST -pistokkeet

Tärinämoottorit

Kovat pääpannat

ProtoBoard - neliö 1"

Johdinsarja (suosittelen silikonieristystä) HUOMAUTUS: käytät noin 2-3 metriä lankaa kutakin liitäntää varten

1/16 paksu kirkas akryyli tai pahvi

Lämpökutistuva letku

Nestemäiset kynnet

47k vastukset

NITECORE tai muu pääpanta

Velcro

Vaihe 1: Whisker -kokoonpano

(Vastuuvapauslauseke! Tämä on otettu suoraan edellisestä ohjeesta.)

Kesti jonkin aikaa kehittää viiksetunnistinlaite, joka oli riittävän joustava jäljittelemään todellisia viikset, mutta joka oli tarpeeksi jäykkä palaamaan johdonmukaisesti suoraan, taipumatta. Päädyin käyttämään Flexpoint -anturijärjestelmien 4 -suuntaista yksisuuntaista taivutus-/taipumistunnistinta (katso kuva 1). JST -pistoke on juotettu anturin jalkoihin ja sitten 14 "pitkä, 0,08" leveä, 0,03 "paksu polystyreeniliuska (Ostin omani paikallisesta rautakaupasta) on kiinnitetty silikoniliimalla anturiin, lämpö kutistuu ja Sugru-suojapinnoite on valettu koko viskiyksikön pohjan ympärille. Tässä on yksityiskohtaiset ohjeet:

-Ota 3-nastaisen JST-liittimen pistokepää ja irrota keskijohto (katso kuvat 2-4)

- Katkaise pistokkeen johdot niin, että johtoa on jäljellä noin 1,5 cm, ja irrota ja juota nämä johdot anturin nastoihin (muista pistokkeen/anturin suunta). Käytin lämpökutistusta eristyksen aikaansaamiseksi (katso kuvat 5, 6)

- Kiinnitä polystyreeniliuska anturiin jollakin joustavalla liimalla (käytin Liquid Nails silikoniliimaa). Varmista, että nauha on kiinnitetty anturikuoppaan (katso kuvat 7, 8)

- Ota Sugru (käytin yhtä 5 g: n pakkausta) ja muotoile se anturin/nauhan/pistokkeen pohjan ympärille varmistaen, että koteloit kaikki nämä komponentit. Varmista myös, että asetat Sugrua riittävän korkealle, jotta nauha kiinnittyy kokonaan, mutta ei liian korkealle, mikä rajoittaa anturin liikkumista/taivutusta. Ei kiirettä. Sinulla on vähintään 30-45 minuuttia, ennen kuin Sugru alkaa kovettua. Ennen kuin annat kuivua, varmista, että pistoke sopii kunnolla JST-liittimen liittimen puolelle (katso kuvat 9-13)

- Lopuksi kiinnitin tarrat vispilälaitteeseen. Käytettiin sivua (L/R) ja numeroasentoa (1-4) (katso kuvat 14, 15)

- Tee vielä 3 (tai haluamasi määrä viikset). Muista luoda kaikki viikset samalla tavalla. Tämä auttaa anturin kalibroinnissa myöhemmin.

Vaihe 2: Whisker Mount -kokoonpano

Nyt kun viiksien joustotunnistimet ovat valmiit, voimme nyt asentaa ne poskipalaan (kuva 1). Metaterra suunnitteli kaarevan varren, jossa oli levy asennusta varten, hän teki sen Adobe Illustratorilla ja käytti materiaalina 1/16 paksuista kirkasta akryylia. HUOMAUTUS: Jos laserleikkuria ei ole helposti saatavilla, voit yrittää kiinnittää pahvista tai muusta helposti leikattavasta materiaalista, tulosta PDF -tiedosto ja leikkaa piirtoalustan ympärille, kun se on päällystetty pahvilla. Laserleikkauksen jälkeen poraa neljä reikää akryyliin ja kutoa sitten JST -tulpat reikien läpi (kuva 1, 3 ja 4)) ja upota sitten viikset kiinnikkeen levyosaan Sugrua käyttäen. Tässä on yksityiskohtaiset ohjeet:

- Avaa viiksivarren vektoritiedosto (PDF). Tässä ohjeessa käytetty materiaali on 1/16 kirkasta akryylia ja leikattu laserleikkurilla.

- Poraa poskiin neljä reikää. Voit vapaasti leikkiä reiän koolla ja etäisyydellä, jotta viikset ovat niin lähellä tai kaukana kuin haluat.

- Kutoa 2-napainen JST-pistoke reikien läpi. varmista, että aukon sivut ovat toisiaan vastapäätä.

- Varmista, että poskiporttisi ovat haluamassasi paikassa. Käytä Sugrua ja muotoile JST -tulpat paikoilleen kappaleen levyosaan (tämä vei noin neljä Sugru -pakettia). Sugrun avulla sinulla on noin 30 minuuttia hometta -aikaa, joten ota aikaa ja varmista, että viikset eivät mene päällekkäin, kun ne on kytketty pistorasiaan, ja että JST -pistokkeet on suunnattu haluamaasi paikkaan. Kun olet tyytyväinen sijoitteluun, anna Sugrun kuivua päivän ajan.

- Viitaten kuviin 9 ja 10 tähän vaiheeseen, huomaa myös, että suunnittelussani: valkoinen = 3,3 V, musta = GND ja punainen on analoginen nasta. Juotta JST -pistokkeen kaksi päätä 1 tuuman ProtoBoard -levyn toiselle puolelle ja toista sitten toisella viiksellä. Luo jännitteenjakaja suunnitteluni avulla tai muuta asettelua (voit myös katsoa SparkFunin flex -anturin kytkentäopasta).

- Poskipalojen kiinnittämiseksi pääpantaan käytetään kahta ruuvia/pulttia varren kiinnittämiseksi pääpantaan (kuva 11).

Vaihe 3: Tärinämoottorin integrointi, pääpanta ja akun asennus

Värähtelymoottoreiden liittäminen on melko suoraviivaista, punainen kaapeli kytkeytyy Arduinon digitaaliseen PWM -nastaan ja sininen GND: hen. Värähtelymoottorit on kiinnitetty NITECORE -pääpantaan tarranauhalla, sijoitus perustuu viikseen, johon se on sidottu, ulommat värähtelymoottorit sidotaan etuviiksiin ja sisäiset tärinämoottorit sidotaan takaviiksiin (kuva 6).

- Juotoslanka jokaiseen värähtelymoottorin päähän, kutista kutistuminen jokaiseen liitäntään, sitten lämpökutistusta tärinämoottorin johtoon sekä juuri kutistettuihin kaapeleihin (kuva 2), toista kolme kertaa. Kiinnitä tarrakiinnike (koukku puoli) moottorin takaosaan. Toista 3 kertaa.

- Leikkaa yksi tarranauha niin, että moottorijohdot voidaan sitoa yhteen ja tarrakiinnittää NITECORE -pääpannan etuosaan (katso kuva 5). Kiinnitä (käytin superliimaa) nauha pääpannan sisäpuolelle ja velcro moottorit nauhalle samassa suunnassa kuin asetit poskiportin poskiportit (kuva 7)

- Käytä liitintä tai vetoketjua tärinämoottorin johtojen liittämiseen, mikä auttaa suojaamaan tärinämoottoreita vetämiseltä/rikkoutumiselta (Kuva 7).

Vaihe 4: Mikroprosessori ja kaiken yhdistäminen Arduinoon

Kaikki tärinämoottorit ja viikset yhdistetään Arduino UNO: hon. Tarvitset ylimääräisen prototyyppikortin, jonka avulla voit juottaa 9 GND -kaapelia ja 4 3,3 V: n kaapelia. Tarvitset todennäköisesti myös kaksoisliitäntäsarjan lisätäksesi nastat ja kotelon kaapeleihin, jotka on kytkettävä suoraan Arduinoon. Tärinämoottorin nastajohdot (punainen kaapeli) yhdistetään Arduinon digitaalisiin nastoihin: 3, 9, 10, 11 (Nämä nastat valittiin, koska ne mahdollistavat PWM: n). Värähtelymoottorin GND -johdot (musta tai valkoinen) juotetaan prototyyppikortille. Viikset (punainen kaapeli) yhdistetään Arduinon analogisiin nastoihin: A0, A1, A2, A3. Viskin VCC -kaapelit (valkoinen kaapeli) ja maadoituskaapelit (musta) juotetaan prototyyppikortille.

Vaihe 5: Toteuta koodi

Okei, nyt on aika ladata koodi. On muutamia asioita, joita sinun on säädettävä, ennen kuin olet valmis viemään maailmaa.

- Käytä ensin yleismittaria mittaamaan sekä VCC -lähtöjännite että 10 k: n vastuksen vastus. Syötä nämä arvot vastaaviin kohtiin koodissa.

- Tarkista sitten, että kaikki muut muuttujat on asetettu oikeille tuloille/lähdöille (esim. Mtr, flexADC jne.).

- Liitä sitten Arduino ja lataa koodi.

- Kun olet valmis, näet sarjamonitorissa, että Bend + (viiksen numero) tulostaa. Nyt on aika kalibroida viikset (jokainen viikset ovat ainutlaatuisia ja niillä on hieman erilainen perusvaste). Aseta STRAIGHT_RESISTANCE -muuttuja mihin tahansa perusviivan vastukseen (eli taivuttamattomaan viiksen asentoon). Aseta sitten BEND_RESISTANCE -muuttuja arvoon STRAIGHT_RESISTANCE + 30000.0. Alkuperäisessä koodissa tämän muuttujan oli tarkoitus heijastaa flex -anturin vastuslähtöä 90 asteen mutkassa. Koska viiksemme eivät pääse lähelle täydellistä 90 asteen mutkaa (ainakin tyypillisissä tilanteissa), 30000,0 ohmin lisääminen perusvastukseen toimii hyvin. Voit kuitenkin vapaasti asettaa taivutusvastuksen mihin tahansa sovellukseesi parhaiten. Jos olet asettanut kaiken oikein, huomaat, että kun viikset eivät ole taipuneet, 0 asteen (enemmän tai vähemmän) taivutuskulma tulostuu. Sitten voit asettaa kynnysarvot, jotka aktivoivat tärinämoottorit kulman perusteella. Tämän jälkeen on hyvä mennä!

Vaihe 6: Valmis

Sinulla on nyt käytettävä viikset ja olet valmis (tuntemaan) maailman!

Jos sinulla on syvällisiä kysymyksiä, haluat oppia ihmisen lisäyksestä, haluat pysyä mukana työssäni tai vain heilutella ideoita, tee se Twitterissäni:

Kiitos!