Sambungan Sensor Cat Whisker Boleh Dipakai (2.0): 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Projek ini adalah kesinambungan dan peniruan semula mantan rakan sekerja saya (metaterra) "Whisker Sensory Extension Wearable".

Tujuan projek ini adalah untuk memfokuskan pada penciptaan novel, ekstensi sensori yang diperkaya secara komputasi yang memungkinkan untuk menambah sensasi dunia semula jadi. Usaha utama saya dengan projek ini dikhaskan untuk fabrikasi dan pelaksanaan peningkatan deria yang akan memperluas rasa melalui sensor dan bertindak balas dengan output sentuhan untuk pengguna. Tujuannya adalah untuk membolehkan sesiapa sahaja membuat sambungan deria mereka sendiri, dan dengan demikian memetakan indera manusia / haiwan secara intrinsik ke perkakasan. Memperluas pancaindera kita secara berkesan dengan cara baru dan menarik yang akan menghasilkan pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana otak kita dapat menyesuaikan diri dengan deria luaran baru.

Bahan ini berdasarkan karya yang disokong oleh National Science Foundation di bawah Geran No. 1736051.

Projek ini dibangunkan di Makmal untuk Playful Computation and Craft Tech Lab di University of Colorado Boulder.

Sekiranya anda mempunyai sebarang pertanyaan, ingin mengikuti karya saya, atau hanya menyampaikan idea, sila lakukan di Twitter saya: @ 4Eyes6Senses.

Dengan projek ini, saya ingin menggunakan pelanjutan deria pemukul terdahulu yang boleh dipakai dan menjadikannya lebih ringan, lebih menjimatkan kos, dan juga lebih senang dibina. Berikut adalah gambaran keseluruhan komponen dan fungsinya:

- Dua set alat kumis sensor lentur binaan khas (total 4, 2 setiap sisi) menerima maklumat taktil (selekoh, lentur, dll.) Dari objek di persekitaran pengguna. Maklumat voltan / rintangan awal yang diterima oleh setiap sensor kemudian ditukar menjadi maklumat sudut selekoh (mis., Sudut selekoh 10 darjah). Maklumat sudut selekoh ini kemudiannya ditukar menjadi output modulasi lebar nadi berkadar dan dihantar ke motor getaran yang sesuai di dahi pengguna.

- Setiap sensor whisker flex dipasang pada ProtoBoard 1 dan disambungkan ke Arduino UNO yang melakukan transducing / penukaran.

- Empat motor getaran memberikan rangsangan taktil ke dahi pengguna. Setiap motor yang digunakan berkorelasi dengan satu kumis, intensiti motor getaran didasarkan pada ambang yang akan ditetapkan berdasarkan sensor pembisik.

Bekalan

Panjang 14 ", lebar 0,08", jalur polistirena tebal 0,03"

Sensor selekoh / lentur searah 4 Sugru

Palam JST

Motor getaran

Gelang kepala keras

ProtoBoard - Kotak 1"

Kit wayar (saya cadangkan penebat silikon) CATATAN: anda akan menggunakan wayar sekitar 2-3 kaki untuk setiap sambungan

1/16 tebal akrilik atau kadbod

Tiub mengecilkan haba

Kuku Cecair

47k perintang

NITECORE atau jenis ikat kepala yang lain

Velcro

Langkah 1: Perhimpunan Whisker

(Penafian! Ini diambil terus dari arahan sebelumnya.)

Saya mengambil masa agak lama untuk mengembangkan alat sensor kumis yang cukup fleksibel untuk meniru misai sebenar, namun cukup kaku untuk secara konsisten kembali ke posisi lurus dan tidak lentur. Saya akhirnya menggunakan sensor lentur / lenturan 4 arah dari Flexpoint Sensor Systems (Lihat gambar 1). Palam JST disolder ke kaki sensor, kemudian jalur polistirena setebal 14 ", lebar 0,08", tebal 0,03 "(Saya membeli tambang di kedai perkakasan tempatan) adalah gam silikon yang dilekatkan pada sensor, penyusutan haba digunakan, dan lapisan pelindung Sugru dibentuk di seluruh pangkal unit kumis. Berikut adalah arahan terperinci:

- Ambil hujung palam penyambung JST 3 pin dan lepaskan wayar tengah (Lihat gambar 2-4)

- Potong wayar palam sehingga anda mempunyai ~ 1.5 cm wayar yang tersisa, kemudian lepaskan dan solder ini ke pin sensor (mengingat orientasi plag / sensor). Saya menggunakan penyusutan haba untuk menyediakan penebat (Lihat gambar 5, 6)

- Pasang jalur polistirena ke sensor dengan pelekat fleksibel (saya menggunakan gam silikon Liquid Nails). Pastikan mengikat jalur ke sensor dengan baik (Lihat gambar 7, 8)

- Ambil Sugru anda (saya menggunakan satu pek 5g) dan cetakannya di sekitar pangkal sensor / jalur / palam untuk memastikan semua komponen ini dibungkus. Juga, pastikan untuk menggunakan Sugru cukup tinggi untuk mengikat jalur sepenuhnya, tetapi tidak terlalu tinggi untuk menyekat kemudahan pergerakan / bengkok sensor. Ambil masa anda. Anda mempunyai masa sekurang-kurangnya 30-45 minit sehingga Sugru mula mengeras. Sebelum anda membiarkannya kering, pastikan palam anda sesuai dengan betul ke bahagian wadah penyambung JST (Lihat gambar 9-13)

- Terakhir, saya melekat label pada alat pemukul. Sisi (L / R) dan kedudukan nombor (1-4) digunakan (Lihat gambar 14, 15)

- Buat 3 lagi (atau sebilangan besar kumis yang anda mahukan). Pastikan anda membuat setiap bisikan dengan cara yang sama. Ini akan membantu penentukuran sensor kemudian.

Langkah 2: Pemasangan Whisker Mount

Setelah sensor wiski flex lengkap, kita sekarang boleh memasangnya ke bahagian pipi (gambar 1). Metaterra merancang lengan melengkung dengan cakera untuk pemasangan, dia menggunakan Adobe Illustrator dan menggunakan akrilik tebal 1/16 sebagai bahan. CATATAN: Jika pemotong laser tidak tersedia, anda boleh mencuba membuat pelekap dari kadbod atau bahan lain yang mudah dipotong, cukup cetak PDF dan potong jejak semasa dilapisi pada kadbod. Setelah memotong laser, gerakkan empat lubang ke dalam akrilik, kemudian tenun palam JST melalui lubang (gambar 1, 3, dan 4), kemudian masukkan misai ke dalam bahagian cakera pelekap menggunakan Sugru. Berikut adalah arahan terperinci:

- Buka fail vektor lengan wisker (PDF). Bahan yang digunakan untuk instruksi ini adalah 1/16 akrilik jernih dan dipotong dengan pemotong laser.

- Gerudi empat lubang ke pelekap pipi. Jangan ragu untuk bermain-main dengan ukuran lubang serta jarak untuk membuat misai sedekat atau jauh seperti yang anda mahukan.

- Menenun palam JST 2 pin melalui lubang. pastikan bahawa sisi dengan bukaan saling berhadapan.

- Pastikan port misai anda berada di tempat yang anda mahukan. Gunakan Sugru dan cetakan palam JST di tempat pada bahagian cakera sekeping (ini membawa saya sekitar empat paket Sugru). Dengan Sugru, anda akan mempunyai masa cetakan selama 30 minit, jadi luangkan masa anda dan pastikan misai tidak bertindih ketika dipasang, dan palam JST berorientasi pada tempat yang anda mahukan. Setelah anda berpuas hati dengan penempatan itu, biarkan Sugru kering selama sehari.

- Gambar rujukan 9 dan 10 untuk langkah ini, perhatikan juga pada rekaan saya: putih = 3.3V, hitam = GND, dan merah adalah pin analog. Selesaikan dua hujung palam JST ke satu sisi ProtoBoard 1 ', kemudian ulangi dengan pemukul yang lain. Buat pembahagi voltan menggunakan reka bentuk saya atau ubah susun atur (anda juga boleh melihat panduan penyambungan sensor fleksibel SparkFun).

- Untuk memasang potongan pipi ke ikat kepala, dua skru / baut digunakan untuk menahan lengan ke ikat kepala (gambar 11).

Langkah 3: Integrasi Motor Getaran, Ikat Kepala, & Persediaan Bateri

Menyambungkan motor getaran agak lurus ke hadapan, kabel merah akan menyambung ke pin PWM digital di Arduino dan biru akan menyambung ke GND. Motor getaran dilekatkan pada ikat kepala NITECORE menggunakan velcro, penempatannya didasarkan pada kumis yang diikatnya, motor getaran luar diikat pada misai depan dan motor getaran dalaman diikat pada misai belakang (Gambar 6).

- Kawat pateri ke setiap hujung motor getaran, sapukan pengecutan haba pada setiap sambungan, kemudian pasangkan penyusutan haba pada kord motor getaran serta kabel penyusut panas yang baru (Gambar 2), ulangi 3 kali. Lekatkan cakera velcro (bahagian kait) di bahagian belakang motor. Ulangi 3 kali.

- Potong satu helai velcro sehingga koleksi wayar motor dapat diikat bersama dan velcroed ke bahagian depan ikat kepala NITECORE (Lihat gambar 5). Patuhi (saya menggunakan gam super) jalur ke bahagian depan depan ikat kepala dan velcro motor ke jalur dengan arah yang sama dengan anda meletakkan port wisker di pipi pipi (Gambar 7)

- Gunakan klip atau tali leher untuk menyambungkan kabel motor getaran, ini akan membantu melindungi motor getaran daripada ditarik / pecah (Gambar 7).

Langkah 4: Mikropemproses dan Menyambungkannya ke Arduino

Semua motor getaran dan misai akan dihubungkan ke Arduino UNO. Anda memerlukan papan prototaip tambahan yang membolehkan anda menyolder kabel 9 GND dan 4 kabel 3.3V. Anda juga mungkin memerlukan kit penyambung dupoint untuk menambahkan pin dan perumahan pada kabel yang perlu dipasang terus ke Arduino. Wayar pin motor getaran (kabel merah) menyambung ke pin digital Arduino: 3, 9, 10, 11 (Pin ini dipilih kerana memungkinkan untuk PWM). Kabel GND motor getaran (hitam atau putih) akan disolder ke papan prototaip. Pin wisker (kabel merah) akan bersambung ke pin analog Arduino: A0, A1, A2, A3. Kabel VCC whisker (kabel putih) dan kabel ground (hitam) akan disolder ke papan prototaip.

Langkah 5: Laksanakan Kod

Ok, sekarang masanya untuk memuat naik kod. Terdapat beberapa perkara yang perlu anda atur sebelum anda bersedia untuk mengejar dunia.

- Pertama, gunakan multimeter untuk mengukur voltan keluaran VCC dan rintangan di perintang 10k. Masukkan nilai ini ke tempat masing-masing dalam kod.

- Kemudian, periksa semula bahawa semua pemboleh ubah lain ditetapkan ke input / output yang betul (mis., Mtr, flexADC, dll.).

- Kemudian, pasangkan Arduino anda, dan muat naik kodnya.

- Setelah anda beroperasi, anda akan melihat di monitor bersiri bahawa Bend + (nombor kumis) akan dicetak. Kini tiba masanya untuk mengkalibrasi kumis (setiap kumis itu unik dan akan mempunyai ketahanan asas yang sedikit berbeza). Tetapkan pemboleh ubah STRAIGHT_RESISTANCE kepada apa sahaja rintangan garis dasar (iaitu, kedudukan kumis tanpa henti) yang dicetak sebagai. Kemudian, tetapkan pemboleh ubah BEND_RESISTANCE ke STRAIGHT_RESISTANCE + 30000.0. Dalam kod asal, pemboleh ubah ini dimaksudkan untuk mencerminkan output rintangan sensor lentur pada selekoh 90 darjah. Oleh kerana misai kami tidak sampai hampir dengan selekoh 90 darjah penuh (sekurang-kurangnya dalam situasi biasa), menambah 30000.0 ohm pada rintangan dasar berfungsi dengan baik. Jangan ragu untuk mengatur ketahanan selekoh pada apa sahaja yang paling sesuai untuk aplikasi anda. Sekiranya anda telah menetapkan semuanya dengan betul, maka anda akan melihat bahawa apabila kumis tidak berbengkok, sudut selekoh 0 darjah (lebih kurang) akan dicetak. Kemudian, anda boleh menetapkan nilai ambang yang akan mengaktifkan motor getaran berdasarkan sudut. Selepas ini, anda boleh pergi!

Langkah 6: Selesai

Anda kini mempunyai kumis yang boleh dipakai dan bersedia (merasa) di dunia!

Sekiranya anda mempunyai pertanyaan mendalam, ingin belajar tentang pembesaran manusia, ingin mengikuti karya saya, atau hanya menyampaikan idea, sila lakukan di Twitter saya:

@ 4Eyes6Sense

Terima kasih!