Panduan Berjalan untuk Meningkatkan Mobiliti Orang Cacat Penglihatan: 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Matlamat yang boleh dipelajari adalah untuk mengembangkan panduan berjalan yang boleh digunakan oleh orang kurang upaya, terutamanya orang yang cacat penglihatan. Pengajar bermaksud untuk menyiasat bagaimana panduan berjalan dapat digunakan dengan berkesan, sehingga keperluan reka bentuk untuk pengembangan panduan berjalan ini dapat dirumuskan. Untuk memenuhi tujuan, arahan ini mempunyai objektif khusus berikut.

• Untuk merancang dan melaksanakan prototaip tontonan untuk membimbing orang yang cacat penglihatan
• Untuk mengembangkan panduan berjalan untuk mengurangkan perlanggaran dengan halangan bagi orang yang cacat penglihatan
• Untuk mengembangkan kaedah untuk mengesan lubang di permukaan jalan

Tiga keping sensor pengukuran jarak (sensor ultrasonik) digunakan dalam panduan berjalan untuk mengesan halangan di setiap arah termasuk depan, kiri dan kanan. Di samping itu, sistem ini mengesan lubang di permukaan jalan menggunakan sensor dan rangkaian saraf konvolusional (CNN). Kos keseluruhan prototaip yang dibangunkan kami adalah sekitar $ 140 dan beratnya sekitar 360 g termasuk semua komponen elektronik. Komponen yang digunakan untuk prototaip adalah komponen bercetak 3D, raspberry pi, kamera raspberry pi, sensor ultrasonik dll.

Langkah 1: Bahan Yang Diperlukan

• Bahagian Bercetak 3D

  1. 1 x kuil kiri bercetak 3D
  2. 1 x kuil kanan dicetak 3D
  3. 1 x bingkai utama dicetak 3D

• Bahagian Elektronik dan Mekanikal

  1. 04 x Sensor ultrasonik (HC-SR04)
  2. Raspberry Pi B + (https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-3-model-b-plus/)
  3. Kamera pi Raspberry (https://www.raspberrypi.org/products/camera-module-v2/)Bateri lithium-ion
  4. Wayar
  5. Fon kepala

• Alat

  1. Gam Panas
  2. Tali pinggang getah (https://www.amazon.com/Belts-Rubber-Power-Transmis…

Langkah 2: Bahagian Bercetak 3D

Prototaip tontonan dimodelkan dalam SolidWorks (model 3D) dengan mempertimbangkan dimensi setiap komponen elektronik. Dalam pemodelan, sensor ultrasonik depan diposisikan dalam cermin mata untuk mengesan rintangan depan sahaja, sensor ultrasonik kiri dan kanan diatur hingga 45 darjah dari titik pusat tontonan untuk mengesan rintangan di bahu dan lengan pengguna; sensor ultrasonik lain diposisikan ke arah permukaan tanah untuk mengesan lubang berlubang. Kamera Rpi diletakkan di titik tengah tontonan. Sebagai tambahan, kuil kanan dan kiri tontonan dirancang untuk meletakkan pi raspberry dan bateri masing-masing. Bahagian cetak SolidWorks dan 3D ditunjukkan dari pandangan yang berbeza.

Kami telah menggunakan pencetak 3D untuk mengembangkan model tontonan 3D. Pencetak 3D dapat mengembangkan prototaip hingga ukuran maksimum 34.2 x 50.5 x 68.8 (L x W x H) cm. Selain itu, bahan yang digunakan untuk mengembangkan model tontonan adalah filamen Polylactic acid (PLA) dan mudah diperoleh dan murah. Semua bahagian tontonan dihasilkan di rumah dan proses pemasangan dapat dilakukan dengan mudah. Untuk mengembangkan model tontonan, jumlah PLA dengan bahan sokongan diperlukan sekitar 254gm.

Langkah 3: Menyusun Komponen

Semua komponen dipasang.

1. Masukkan pi raspberry ke kuil kanan yang dicetak 3D
2. Masukkan bateri ke pelipis kiri dicetak 3D
3. Masukkan kamera ke depan bingkai utama di mana lubang dibuat untuk kamera
4. Masukkan sensor ultrasonik pada lubang yang ditentukan

Langkah 4: Sambungan Perkakasan

Sambungan setiap komponen dipetakan dengan raspberry pi dan menunjukkan bahawa pin pemicu dan gema sensor depan dihubungkan dengan pin GPIO8 dan GPIO7 dari raspberry pi. GPIO14 dan GPIO15 menghubungkan pemicu dan pin gema sensor pengesanan lubang. Bateri dan fon kepala disambungkan dengan kuasa Mikro USB dan soket audio dari raspberry pi.

Langkah 5: Prototaip Pengguna

Kanak-kanak buta memakai prototaip dan merasa senang berjalan di persekitaran tanpa bertembung dengan halangan. Keseluruhan sistem memberikan pengalaman yang baik semasa menguji dengan penglihatan.

Langkah 6: Kesimpulan dan Rancangan Masa Depan

Matlamat utama arahan ini adalah untuk mengembangkan panduan berjalan untuk membantu orang-orang cacat penglihatan untuk menavigasi secara bebas di persekitaran. Sistem pengesanan halangan bertujuan untuk menunjukkan adanya rintangan di sekitarnya pada arah depan, kiri dan kanan. Sistem pengesanan lubang berlubang mengesan lubang di permukaan jalan. Sensor ultrasonik dan kamera Rpi digunakan untuk menangkap persekitaran dunia nyata panduan berjalan yang dikembangkan. Jarak antara halangan dan pengguna dikira dengan menganalisis data dari sensor ultrasonik. Gambar lubang dilatih pada mulanya menggunakan rangkaian saraf konvolusional dan lubang berlubang dikesan dengan menangkap satu gambar setiap kali. Kemudian, prototaip panduan berjalan berjaya dikembangkan dengan berat sekitar 360 g termasuk semua komponen elektronik. Pemberitahuan kepada pengguna diberikan dengan adanya rintangan dan lubang melalui isyarat audio melalui fon kepala.

Berdasarkan kerja teori dan eksperimental yang dilakukan selama ini, disarankan agar kajian lebih lanjut dapat dilakukan untuk meningkatkan kecekapan panduan berjalan dengan menangani hal-hal berikut.

• Panduan berjalan yang dikembangkan menjadi sedikit besar kerana penggunaan beberapa komponen elektronik. Contohnya, raspberry pi digunakan tetapi semua fungsi pi raspberry tidak digunakan di sini. Oleh itu, mengembangkan Litar Bersepadu Khusus Aplikasi (ASIC) dengan fungsi panduan berjalan yang dikembangkan dapat mengurangkan ukuran, berat dan kos prototaip
• Dalam persekitaran dunia nyata, beberapa halangan kritikal yang dihadapi oleh orang-orang cacat penglihatan adalah bonggol di permukaan jalan, keadaan tangga, kelancaran permukaan jalan, air di permukaan jalan dll. Walau bagaimanapun, panduan berjalan yang dibangunkan hanya mengesan lubang di jalan permukaan. Oleh itu, peningkatan panduan berjalan dengan mempertimbangkan halangan kritikal yang lain dapat menyumbang dalam penyelidikan selanjutnya untuk membantu orang yang cacat penglihatan
• Sistem ini dapat mengesan kehadiran rintangan tetapi tidak dapat mengkategorikan halangan, yang penting bagi orang-orang yang cacat penglihatan dalam navigasi. Segmentasi persekitaran semikular piksel mungkin menyumbang untuk mengkategorikan halangan di sekitar persekitaran.