Cat Whisker Sensory Extension Wearable (2.0) ՝ 6 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:47

Այս նախագիծը իմ նախկին գործընկերոջ (metaterra) «Whisker Sensory Extension Wearable» - ի շարունակությունն ու պատկերացումն է:

Այս նախագծի նպատակն էր կենտրոնանալ նոր, հաշվիչորեն հարստացված «զգայական ընդարձակումների» ստեղծման վրա, որոնք թույլ են տալիս ընդլայնել բնական աշխարհը: Այս նախագծի հետ կապված իմ հիմնական ջանքերը նվիրված էին զգայական ընդլայնումների պատրաստմանն ու իրականացմանը, որոնք զգայարանների միջոցով կզարգացնեն զգացողությունը և օգտագործողի համար շոշափելի ելքով կպատասխանեն: Նպատակն է հնարավորություն ընձեռել որևէ մեկին ստեղծել սեփական զգայական ընդարձակումները և, հետևաբար, մարդու/կենդանիների ներքին զգայարանները սարքավորել ապարատային սարքավորման վրա: Մեր զգայարանների արդյունավետ ընդլայնումը նոր և հետաքրքիր եղանակներով, ինչը կհանգեցնի ավելի լավ հասկանալու, թե ինչպես է մեր ուղեղը կարողանում հարմարվել արտաքին արտաքին զգայարաններին:

Այս նյութը հիմնված է Ազգային գիտական հիմնադրամի կողմից աջակցվող աշխատանքի վրա `թիվ 1736051 դրամաշնորհի ներքո:

Նախագիծը մշակվել է Կոլորադո Բոուլդերի համալսարանի «Խաղալի հաշվարկման և արհեստների տեխնիկայի լաբորատորիայում»:

Եթե ունեք որևէ հարց, ցանկանում եք հետևել իմ աշխատանքին կամ պարզապես գաղափարներ շպրտել, խնդրում եմ դա անել իմ Twitter- ում ՝ @4Eyes6Senses:

Այս նախագծով ես ուզում էի վերցնել նախորդ բեղի զգայական ընդլայնումը կրելի և այն դարձնել ավելի թեթև, ավելի ծախսարդյունավետ, ինչպես նաև ավելի հեշտ կառուցել: Ահա տարբեր բաղադրիչների և դրանց գործառույթների ակնարկ.

- Պատվերով կառուցված ճկուն սենսորային բեղերի սարքերի երկու հավաքածու (ընդամենը 4, 2 կողմում) ստանում են շոշափելի տեղեկատվություն (թեքում, ճկում և այլն) օգտագործողի անմիջական միջավայրի օբյեկտներից: Սկզբնական լարման/դիմադրության մասին տեղեկատվությունը, որը ստանում է յուրաքանչյուր սենսոր, այնուհետև վերածվում է թեքության անկյունի տեղեկատվության (օրինակ ՝ 10 աստիճանի թեքության անկյուն): Այս ոլորման անկյունի տեղեկատվությունը հետագայում վերածվում է իմպուլսի լայնության մոդուլյացիայի համաչափ ելքի և ուղարկվում օգտվողի ճակատի համապատասխան թրթռման շարժիչներին:

- whկուն ճկույթի յուրաքանչյուր ցուցիչ կցված է 1 ProtoBoard- ին և միացված է Arduino UNO- ին, որն իրականացնում է փոխարկումը/փոխակերպումը:

- Չորս թրթռումային շարժիչներ շոշափելի խթաններ են հաղորդում օգտագործողի ճակատին: Օգտագործված յուրաքանչյուր շարժիչ փոխկապակցված է մեկ բեղի հետ, թրթռման շարժիչի ուժգնությունը հիմնված է այն շեմի վրա, որը սահմանվելու է բեղի սենսորից դուրս:

Պարագաներ

14 "երկար, 0.08" լայնություն, 0.03 "հաստ պոլիստիրոլի ժապավեն

4 միակողմանի թեքման/ճկման տվիչՍուգրու

JST մոմեր

Թրթռման շարժիչներ

Կոշտ գլխաշորեր

ProtoBoard - հրապարակ 1"

Լարերի հավաքածու (խորհուրդ եմ տալիս սիլիկոնե մեկուսացում) EԱՆՈԹՈԹՅՈՆ. Յուրաքանչյուր կապի համար օգտագործելու եք մոտ 2-3 ոտնաչափ մետաղալար

1/16 հաստ թափանցիկ ակրիլ կամ ստվարաթուղթ

Atերմային նեղացման խողովակ

Հեղուկ եղունգներ

47k դիմադրիչներ

NITECORE կամ այլ տեսակի գլխակապ

Velcro

Քայլ 1: Բեղերի հավաքում

(Հրաժարում: Սա ուղղակիորեն վերցված է նախորդ հրահանգից):

Ինձ որոշ ժամանակ պահանջվեց բեղի սենսորային սարք մշակելու համար, որը բավական ճկուն էր ՝ իսկական բեղերը նմանակելու համար, այնուամենայնիվ բավական կոշտ ՝ հետևողականորեն ուղիղ, չկռված դիրքի վերադառնալու համար: Ես վերջացրեցի Flexpoint Sensor Systems- ի 4 "միակողմանի ճկման/ճկման սենսորով (տես նկար 1): JST խրոցակը սոսնձված է սենսորի ոտքերին, այնուհետև 14" երկար, 0.08 "լայնությամբ, 0.03" հաստ պոլիստիրոլե ժապավենով (Ես իմը ձեռք եմ բերել տեղական սարքաշարի խանութում) սիլիկոնային սոսինձով կպչված է սենսորին, կիրառվում է ջերմային նվազեցում, և Sugru- ի պաշտպանիչ ծածկույթը ձևավորվում է բեղերի միավորի ամբողջ բազայի շուրջ: Ահա մանրամասն հրահանգները.

-Վերցրեք եռափեղկ JST միակցիչի խրոցակի ծայրը և հեռացրեք կենտրոնական մետաղալարը (տես նկարներ 2-4)

- Կտրեք խրոցակի լարերը, որպեսզի մնաք ~ 1,5 սմ մետաղալար, այնուհետև դրանք կպցրեք և կպցրեք սենսորների կապերին (հիշելով վարդակից/սենսորի կողմնորոշումը): Ես օգտագործել եմ ջերմային նվազեցում `մեկուսացում ապահովելու համար (տես նկարներ 5, 6)

- Պոլիստիրոլի ժապավենը տեղադրեք սենսորի վրա ինչ -որ ճկուն սոսինձով (ես օգտագործել եմ Liquid Nails սիլիկոնե սոսինձ): Համոզվեք, որ լավ ամրացրեք ժապավենը սենսորին (տես նկարներ 7, 8)

- Վերցրեք ձեր Sugru- ն (ես օգտագործել եմ մեկ 5 գ տուփ) և ձուլել այն սենսորի/ժապավենի/խրոցի հիմքի շուրջ ՝ համոզվելով, որ այս բոլոր բաղադրիչները պարունակող են: Բացի այդ, համոզվեք, որ Sugru- ն կիրառեք այնքան բարձր, որ ժապավենը լիովին ամրացվի, բայց ոչ այնքան բարձր, որ սահմանափակվի սենսորի շարժման/թեքության հեշտությունը: Մի շտապեք. Դուք կունենաք առնվազն 30-45 րոպե, մինչև Sugru- ն սկսի պնդանալ: Նախքան չորացնելը, համոզվեք, որ ձեր խրոցը ճիշտ տեղավորվում է JST միակցիչի պահարանի կողմում (տե՛ս նկարներ 9-13)

- Վերջապես, ես կպչեցի բեղերի ապարատին: Օգտագործվել են կողային (Ա/Ձ) և համարի դիրքը (1-4) (տե՛ս նկարներ 14, 15)

- Պատրաստեք ևս 3 հատ (կամ ձեր ցանկալի բեղերը): Համոզվեք, որ յուրաքանչյուր բեղ ստեղծեք նույն կերպ: Սա կօգնի հետագայում սենսորների չափաբերմանը:

Քայլ 2: Whisker Mount հավաքում

Այժմ, երբ բեղերի ճկման սենսորներն ավարտված են, մենք այժմ կարող ենք դրանք ամրացնել այտի կտորի վրա (նկար 1): Մետատերան նախագծեց կոր թև ՝ սկավառակով ՝ տեղադրման համար, նա դա արեց ՝ օգտագործելով Adobe Illustrator- ը և որպես նյութ օգտագործեց 1/16 հաստ թափանցիկ ակրիլ: EԱՆՈԹՈԹՅՈՆ. Եթե լազերային դանակը մատչելի չէ, կարող եք փորձել հենակետերը հանել դրանցից: ստվարաթուղթ կամ հեշտությամբ կտրվող այլ նյութ, պարզապես տպեք PDF- ը և կտրեք հետագծի վրա, մինչ այն ծածկված է ստվարաթղթի վրա: Լազերային կտրումից հետո ակրիլում չորս անցք անցեք, այնուհետև JST խրոցակները հյուսեք անցքերի միջով (նկար 1, 3 և 4), այնուհետև բեղերը տեղադրեք Sugru- ի միջոցով լեռան սկավառակի հատվածում: Ահա մանրամասն հրահանգները.

- Բացեք բեղի վեկտորի ֆայլը (PDF): Այս հրահանգի համար օգտագործվող նյութը 1/16 դյույմ հստակ ակրիլ է և կտրված է լազերային դանակով:

- Չորս անցք փորեք այտերի վրա: Ազատորեն խաղացեք անցքի չափի, ինչպես նաև հեռավորության վրա, որպեսզի բեղերը լինեն այնքան մոտ կամ հեռու, որքան ցանկանում եք:

- Հյուսեք 2-կապ JST խրոցակը անցքերի միջով: համոզվեք, որ բացման կողմերը միմյանցից հեռու են:

- Համոզվեք, որ ձեր բեղերի նավահանգիստները գտնվում են այնտեղ, որտեղ ցանկանում եք: Օգտագործեք Sugru- ն և JST- ի խրոցակները տեղում տեղադրեք կտորի սկավառակի հատվածի վրա (սա ինձ վերցրեց Sugru- ի չորս փաթեթ): Sugru- ի հետ դուք կունենաք մոտ 30 րոպե կաղապարի ժամանակ, այնպես որ շտապեք և համոզվեք, որ բեղերը միացնելուց հետո չեն համընկնի, և որ JST- ի խրոցակները կողմնորոշված են այնտեղ, որտեղ ցանկանում եք: Երբ դուք գոհ եք տեղադրումից, թողեք Sugru- ն մեկ օր չորանա:

- Այս քայլի 9 -րդ և 10 -րդ տեղեկանքները նույնպես նշեք, որ իմ դիզայնի վրա `սպիտակ = 3.3V, սև = GND, իսկ կարմիրը` անալոգային քորոց: JST- ի վարդակի երկու ծայրերը կպցրեք 1 'ProtoBoard- ի մի կողմին, այնուհետև կրկնեք մյուս բեղերով: Ստեղծեք լարման բաժանարար ՝ օգտագործելով իմ դիզայնը կամ փոխեք դասավորությունը (կարող եք նաև նայել SparkFun- ի ճկուն սենսորների միացման ուղեցույցին):

- Գլխարկի վրա այտի կտորները ամրացնելու համար երկու պտուտակ/պտուտակ է օգտագործվում ՝ թևը գլխին ամրացնելու համար (նկար 11):

Քայլ 3. Թրթռման շարժիչի ինտեգրում, գլխարկ և մարտկոցի կարգավորում

Թրթռման շարժիչների միացումը բավականին ուղիղ առաջ է, կարմիր մալուխը Arduino- ի թվային PWM կապին, իսկ կապույտը `GND- ին: Թրթռման շարժիչները ամրացված են velcro- ի միջոցով NITECORE գլխակապին, տեղադրումը հիմնված է այն բեղի վրա, որի վրա կապված է, արտաքին թրթռիչային շարժիչները `առջևի բեղերին, իսկ ներքին թրթռման շարժիչները` հետևի բեղերին (Նկար 6):

- wireոդեք մետաղալարեր յուրաքանչյուր թրթռման շարժիչի ծայրերին, յուրաքանչյուր միացման վրա կիրառեք ջերմային նվազեցում, այնուհետև թրթռում կիրառեք թրթռման շարժիչի լարի վրա, ինչպես նաև նոր ջերմասեղանվող մալուխների վրա (Նկար 2), կրկնել 3 անգամ: Կցեք Velcro սկավառակ (կեռիկի կողմը) շարժիչի հետևի մասում: Կրկնել 3 անգամ:

- Կտրեք Velcro- ի մեկ շերտ, որպեսզի շարժիչների լարերի հավաքածուն կարողանա միացվել իրար և երեսապատվել NITECORE գլխակապի առջևի մասով (տե՛ս նկար 5): Կպչեք (ես սուպեր սոսինձ օգտագործեցի) ժապավենը գլխարկի ներքին առջևի մասում և շարժիչները շարժեք ժապավենի վրա նույն կողմնորոշմամբ, ինչպես որ բեղերը տեղադրեցիք այտերի ափսեի վրա (Նկար 7)

- Վիբրացիայի շարժիչի լարերը միացնելու համար օգտագործեք սեղմիչ կամ կայծակ, դա կօգնի պաշտպանել թրթռման շարժիչները քաշվելուց/կոտրվելուց (Նկար 7):

Քայլ 4. Միկրոպրոցեսոր և այդ ամենը միացնել Arduino- ին

Բոլոր թրթռման շարժիչները և բեղերը միանալու են Arduino UNO- ին: Ձեզ հարկավոր կլինի լրացուցիչ նախատիպի տախտակ, որը թույլ կտա ձեզ զոդել 9 GND մալուխ և 4 3.3V մալուխ: Ձեզ նույնպես, ամենայն հավանականությամբ, կպահանջվի երկկողմանի միակցիչի հավաքածու ՝ մալուխներին կապում և պատյան ավելացնելու համար, որոնք պետք է ուղղակիորեն միացված լինեն Arduino- ին: Շարժիչի թրթռումային լարերը (կարմիր մալուխ) միանում են Arduino թվային կապումներին ՝ 3, 9, 10, 11 (այս կապումներն ընտրվել են, քանի որ թույլ են տալիս PWM): Թրթռման շարժիչի GND լարերը (սև կամ սպիտակ) կպցվեն նախատիպերի տախտակին: The whisker pins (կարմիր մալուխ) կկապվի Arduino- ի անալոգային կապերին `A0, A1, A2, A3: The whisker VCC մալուխները (սպիտակ մալուխ) և գրունտային մալուխները (սև) կփակցվեն նախատիպերի տախտակին:

Քայլ 5: Կիրառել օրենսգիրքը

Լավ, հիմա ժամանակն է վերբեռնել կոդը: Կան մի քանի բաներ, որոնք ձեզ հարկավոր է շտկել նախքան պատրաստ լինել աշխարհը թափահարելու:

- Նախ, օգտագործեք բազմաչափ `չափելու ինչպես VCC ելքային լարումը, այնպես էլ դիմադրությունը 10k դիմադրության վրա: Մուտքագրեք այս արժեքները ծածկագրի համապատասխան կետերում:

- Այնուհետև կրկնակի ստուգեք, որ մնացած բոլոր փոփոխականները ճշգրտված են մուտքերի/ելքերի վրա (օրինակ ՝ mtr, flexADC և այլն …):

- Հետո, միացրեք ձեր Arduino- ն և վերբեռնեք ծածկագիրը:

- Գործարկելուն պես, սերիական մոնիտորի վրա կտեսնեք, որ Bend + (բեղի համարը) տպելու է: Այժմ ժամանակն է բեղմնավորելու բեղը (յուրաքանչյուր բեղը յուրահատուկ է և մի փոքր այլ ելակետային դիմադրություն կունենա): Սահմանեք STRAIGHT_RESISTANCE փոփոխականը, անկախ նրանից, թե ինչպես է տպվում ելակետային դիմադրությունը (այսինքն ՝ չճկված բեղի դիրքը): Այնուհետև BEND_RESISTANCE փոփոխականը սահմանեք STRAIGHT_RESISTANCE + 30000.0: Սկզբնական ծածկագրում այս փոփոխականը պետք է արտացոլի ճկուն սենսորի դիմադրության ելքը 90 աստիճանի թեքության ժամանակ: Քանի որ մեր բեղերը ոչ մի տեղ չեն հասնում ամբողջ 90 աստիճանի թեքությանը (գոնե տիպիկ իրավիճակներում), ելակետային դիմադրությանը 30000.0 օհմ ավելացնելը լավ է աշխատում: Չնայած ազատ զգացեք, թեքության դիմադրությունը սահմանեք այն ամենի վրա, ինչ ձեզ համար ամենալավն է աշխատում: Եթե ամեն ինչ ճիշտ եք դրել, ապա տեսնում եք, որ երբ բեղը չի թեքվում, 0 աստիճանի (ավելի կամ պակաս) թեքության անկյունը տպվելու է: Այնուհետև կարող եք սահմանել այն շեմային արժեքները, որոնք կակտիվացնեն թրթռման շարժիչները ՝ կախված անկյունից: Դրանից հետո դու լավ ես գնում:

Քայլ 6: Կատարված է:

Դուք այժմ ունեք բեղ կրող և պատրաստ եք (զգալ) աշխարհը ներսից:

Եթե ունեք որևէ խորքային հարցեր, ցանկանում եք սովորել մարդու աճի մասին, ցանկանում եք հետևել իմ աշխատանքին կամ պարզապես գաղափարներ շպրտել, խնդրում եմ դա անել իմ Twitter- ում.

Շնորհակալություն