Estensione sensoriale del baffo di gatto indossabile (2.0): 6 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Questo progetto è una continuazione e una rivisitazione del "Whisker Sensory Extension Wearable" del mio ex collega (metaterra).

Lo scopo di questo progetto era concentrarsi sulla creazione di "estensioni sensoriali" innovative e computazionalmente arricchite che consentono una percezione aumentata del mondo naturale. Il mio sforzo maggiore con questo progetto è stato dedicato alla fabbricazione e all'implementazione di potenziamenti sensoriali che estenderanno un senso attraverso i sensori e risponderanno con un output tattile per l'utente. L'intento è quello di consentire a chiunque di fabbricare le proprie estensioni sensoriali, e quindi mappare i sensi intrinsecamente umani/animali sull'hardware. Estendere efficacemente i nostri sensi in modi nuovi ed entusiasmanti che porteranno a una migliore comprensione di come il nostro cervello è in grado di adattarsi ai nuovi sensi esterni.

Questo materiale si basa sul lavoro sostenuto dalla National Science Foundation con il Grant No. 1736051.

Il progetto è stato sviluppato nel Lab for Playful Computation e nel Craft Tech Lab dell'Università del Colorado Boulder.

Se hai domande, vuoi stare al passo con il mio lavoro o semplicemente lanciare idee, fallo sul mio Twitter: @4Eyes6Senses.

Con questo progetto, volevo prendere la precedente estensione sensoriale dei baffi indossabile e renderla più leggera, più economica e più facile da costruire. Ecco una panoramica dei diversi componenti e delle loro funzioni:

- Due set di dispositivi a baffo con sensore di flessione personalizzati (totale di 4, 2 per lato) ricevono informazioni tattili (piegamento, flessione, ecc.) da oggetti nelle immediate vicinanze dell'utente. Le informazioni iniziali di tensione/resistenza ricevute da ciascun sensore vengono quindi convertite in informazioni sull'angolo di piegatura (ad esempio, un angolo di piegatura di 10 gradi). Queste informazioni sull'angolo di piegatura vengono successivamente convertite in un'uscita di modulazione della larghezza di impulso proporzionale e inviate ai corrispondenti motori di vibrazione sulla fronte dell'utente.

- Ogni sensore di flessione del baffo è collegato a un ProtoBoard da 1 e collegato a un Arduino UNO che esegue la trasduzione/conversione.

- Quattro motori a vibrazione forniscono stimoli tattili alla fronte dell'utente. Ogni motore utilizzato è correlato a un baffo, l'intensità del motore di vibrazione si basa su una soglia che verrà impostata in base al sensore del baffo.

Forniture

Striscia di polistirene lunga 14", larga 0,08", spessa 0,03"

Sensore di curvatura/flessione unidirezionale da 4 Sugru

Spine JST

Motori a vibrazione

Fasce dure

ProtoBoard - Quadrato 1"

Un kit di cavi (consiglio l'isolamento in silicone) NOTA: utilizzerai circa 2-3 piedi di cavo per ogni connessione

Acrilico o cartone trasparente spesso 1/16"

Guaina termorestringente

Unghie liquide

resistori da 47k

NITECORE o altro tipo di fascia

Velcro

Passaggio 1: montaggio dei baffi

(Disclaimer! Questo è preso direttamente dall'istruzione precedente.)

Mi ci è voluto un po' di tempo per sviluppare un apparato sensore baffo che fosse abbastanza flessibile da imitare i baffi veri, ma abbastanza rigido da tornare costantemente a una posizione diritta e non piegata. Ho finito per utilizzare un sensore di piegatura/flessione unidirezionale da 4" di Flexpoint Sensor Systems (vedere la figura 1). Una spina JST è saldata alle gambe del sensore, quindi una striscia di polistirene lunga 14", larga 0,08" e spessa 0,03" (Il mio l'ho acquistato in un negozio di ferramenta locale) viene incollata una colla siliconica al sensore, viene applicato un termoretraibile e un rivestimento protettivo di Sugru viene modellato attorno all'intera base dell'unità baffo. Ecco le istruzioni dettagliate:

- Prendere l'estremità della spina del connettore JST a 3 pin e rimuovere il filo centrale (Vedi figure 2-4)

- Tagliare i cavi della spina in modo da avere circa 1,5 cm di cavo rimanenti, quindi spellare e saldare questi cavi ai pin del sensore (ricordando l'orientamento della spina/sensore). Ho usato termoretraibile per fornire isolamento (vedi figure 5, 6)

- Montare la striscia di polistirolo sul sensore con una sorta di adesivo flessibile (io ho usato la colla siliconica Liquid Nails). Assicurarsi di fissare bene la striscia al sensore (Vedi figure 7, 8)

- Prendi il tuo Sugru (ho usato una confezione da 5 g) e modellalo attorno alla base del sensore/striscia/spina assicurandoti di racchiudere tutti questi componenti. Inoltre, assicurati di applicare il Sugru abbastanza in alto da fissare completamente la striscia, ma non troppo in alto da limitare la facilità di movimento/piegamento del sensore. Prenditi il tuo tempo. Avrai almeno 30-45 minuti prima che il Sugru inizi a indurirsi. Prima di lasciare asciugare, assicurarsi che la spina si inserisca correttamente nel lato della presa del connettore JST (vedere le figure 9-13)

- Infine, ho fatto aderire le etichette all'apparato del baffo. Sono stati utilizzati il lato (L/R) e la posizione del numero (1-4) (vedi figure 14, 15)

- Creane altri 3 (o il numero di baffi che desideri). Assicurati di creare ogni baffo allo stesso modo. Ciò aiuterà in seguito con la calibrazione del sensore.

Passaggio 2: montaggio del supporto per baffi

Ora che i sensori di flessione dei baffi sono completi, possiamo ora montarli sul guanciale (figura 1). Metaterra ha progettato un braccio curvo con un disco per il montaggio, lo ha fatto utilizzando Adobe Illustrator e ha utilizzato acrilico trasparente spesso 1/16 come materiale. NOTA: se un laser cutter non è prontamente disponibile, puoi provare a realizzare i supporti cartone o altro materiale facilmente tagliabile, basta stampare il PDF e tagliare intorno al tracciato mentre è sovrapposto al cartone. Dopo il taglio laser, praticare quattro fori nell'acrilico, quindi intrecciare i tasselli JST attraverso i fori (figura 1, 3 e 4), quindi incorporare i baffi nella parte del disco del supporto utilizzando Sugru. Ecco le istruzioni dettagliate:

- Apri il file vettoriale del braccio del baffo (PDF). Il materiale utilizzato per questo istruibile è acrilico trasparente da 1/16 e tagliato con un laser cutter.

- Praticare quattro fori nel supporto per guancia. Sentiti libero di giocare con la dimensione del foro e la distanza per avvicinare o allontanare i baffi quanto vuoi.

- Infilare la spina JST a 2 pin attraverso i fori. assicurarsi che i lati con l'apertura siano rivolti l'uno verso l'altro.

- Assicurati che le porte dei baffi si trovino dove vuoi che siano. Usa Sugru e modella i tappi JST in posizione sulla parte del disco del pezzo (questo mi ha richiesto circa quattro pacchetti di Sugru). Con Sugru avrai circa 30 minuti di tempo per lo stampo, quindi prenditi il tuo tempo e assicurati che i baffi non si sovrappongano quando vengono collegati e che le spine JST siano orientate dove vuoi. Una volta che sei soddisfatto del posizionamento, lascia asciugare il Sugru per un giorno.

- Fai riferimento alle figure 9 e 10 per questo passaggio, nota anche che sul mio progetto: bianco = 3,3 V, nero = GND e rosso è il pin analogico. Saldare le due estremità della spina JST su un lato del ProtoBoard da 1', quindi ripetere con l'altro baffo. Crea un divisore di tensione usando il mio design o cambia il layout (puoi anche guardare la guida al collegamento del sensore flessibile di SparkFun).

- Per fissare i guanciali all'archetto si utilizzano due viti/bulloni per fissare il braccio all'archetto (figura 11).

Passaggio 3: integrazione del motore di vibrazione, fascia per la testa e configurazione della batteria

Il collegamento dei motori a vibrazione è abbastanza semplice, il cavo rosso si collegherà a un pin PWM digitale su Arduino e il blu si collegherà a GND. I motori di vibrazione sono fissati a un archetto NITECORE tramite velcro, il posizionamento si basa sul baffo a cui è legato, i motori di vibrazione esterni sono legati ai baffi anteriori e i motori di vibrazione interni sono legati ai baffi posteriori (Figura 6).

- Saldare il filo alle estremità di ciascun motore di vibrazione, applicare termoretraibile a ciascuna connessione, quindi applicare termoretraibile al cavo del motore di vibrazione e ai cavi appena termoretratti (Figura 2), ripetere 3 volte. Attaccare un disco in velcro (lato gancio) sul retro del motore. Ripetere 3 volte.

- Tagliare una striscia di velcro in modo che l'insieme dei fili dei motori possa essere legato insieme e velcrato alla parte anteriore dell'archetto NITECORE (Vedi figura 5). Aderire (ho usato la colla super) la striscia sulla parte anteriore interna dell'archetto e attaccare i motorini sulla striscia nello stesso orientamento in cui hai posizionato le porte dei baffi sul guanciale (Figura 7)

- Utilizzare una clip o una fascetta per collegare i cavi del motore di vibrazione, questo aiuterà a proteggere i motori di vibrazione da strappi/rottura (Figura 7).

Passaggio 4: microprocessore e collegamento di tutto a un Arduino

Tutti i motori a vibrazione e i baffi si collegheranno a un Arduino UNO. Avrai bisogno di una scheda di prototipazione aggiuntiva che ti consentirà di saldare 9 cavi GND e 4 cavi da 3,3 V. Molto probabilmente avrai anche bisogno di un kit di connettori dupoint per aggiungere pin e alloggi ai cavi che devono essere collegati direttamente ad Arduino. I fili dei pin del motore di vibrazione (cavo rosso) si collegano ai pin digitali di Arduino: 3, 9, 10, 11 (questi pin sono stati scelti perché consentono il PWM). I fili GND del motore di vibrazione (nero o bianco) verranno saldati sulla scheda di prototipazione. I pin del baffo (cavo rosso) si collegheranno ai pin analogici di Arduino: A0, A1, A2, A3. I cavi WCC Whier (cavo bianco) e i cavi di massa (nero) verranno saldati sulla scheda di prototipazione.

Passaggio 5: implementare il codice

Ok, ora è il momento di caricare il codice. Ci sono alcune cose che dovrai modificare prima di essere pronto a conquistare il mondo.

- Innanzitutto, utilizzare un multimetro per misurare sia la tensione di uscita VCC che la resistenza attraverso il resistore da 10k. Immettere questi valori nei rispettivi punti del codice.

- Quindi, ricontrolla che tutte le altre variabili siano impostate sugli ingressi/uscite corretti (es. mtr, flexADC, ecc…).

- Quindi, collega il tuo Arduino e carica il codice.

- Una volta installato e funzionante, vedrai nel monitor seriale che Bend + (numero di baffi) stamperà. Ora è il momento di calibrare il baffo (ogni baffo è unico e avrà una resistenza di base leggermente diversa). Imposta la variabile STRAIGHT_RESISTANCE su qualunque sia la resistenza della linea di base (ovvero, la posizione del baffo non piegato) viene stampata. Quindi, imposta la variabile BEND_RESISTANCE su STRAIGHT_RESISTANCE + 30000.0. Nel codice originale, questa variabile doveva riflettere l'uscita della resistenza del sensore flessibile con una curva di 90 gradi. Poiché i nostri baffi non si avvicinano da nessuna parte a una curvatura completa di 90 gradi (almeno in situazioni tipiche), l'aggiunta di 30000,0 ohm alla resistenza della linea di base funziona perfettamente. Sentiti libero di impostare la resistenza alla piegatura su qualsiasi cosa funzioni meglio per la tua applicazione. Se hai impostato tutto correttamente, vedrai che quando il baffo non è piegato, verrà stampato un angolo di piega di 0 gradi (più o meno). Quindi, è possibile impostare i valori di soglia che attiveranno i motori di vibrazione in base all'angolo. Dopo questo, sei a posto!

Passaggio 6: fatto

Ora hai un baffo indossabile e sei pronto per (sentire) il mondo!

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