Telecomando ASD grave: 7 passaggi (con immagini)

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

Durante il 1° Master in Ingegneria elettromeccanica, gli studenti sono sfidati a creare un robot per il progetto del corso di Meccatronica del Professor Bram Vanderborght. Come un team di tre ragazze, abbiamo deciso di cogliere l'opportunità di lavorare con giovani adulti con autismo grave. "Fai la tua scelta" rappresenta un progetto in collaborazione con Parhélie Brussels, un istituto privato per bambini e adulti autistici, psicotici o nevrotici gravi. L'obiettivo è creare un dispositivo che dia ai giovani adulti con ASD grave (Autism Spectrum Disorder) di età compresa tra 12 e 18 anni l'opportunità di comunicare con i computer. Poiché i giovani adulti non parlano, il dispositivo dovrebbe aiutarli a interagire anche con le persone. D'ora in poi, i caregiver non dovranno scegliere in nome dei giovani adulti, ma i giovani adulti potranno prendere decisioni in autonomia. L'obiettivo principale è che siano in grado di scegliere da soli una canzone o un'opzione per la cena, visualizzata sugli schermi del computer.

Poiché è interessante fornire la possibilità di riutilizzare il progetto in altri progetti futuri, verrà presa in considerazione la possibilità di estensione. La codifica dell'app per computer sarà eseguita in modo tale che le opzioni di scelta possano essere estese a piacere.

Per la progettazione, è importante tenere in considerazione che i bambini si distraggono facilmente, non hanno capacità motorie molto buone e probabilmente cercheranno di distruggere il dispositivo. Viene progettata una scatola, dove tutta l'elettronica può essere riposta all'interno. Per proteggere dagli urti, la batteria è conservata in una scatola separata e i componenti elettronici sono saldati su un PCB.

Passaggio 1: primo design

Prima di pensare ai componenti elettronici per il progetto, è bene elaborare un primo design della scatola. Poiché l'elettronica deve adattarsi all'interno della scatola ma la scatola potrebbe non diventare troppo grande per essere utilizzata come telecomando, è un tentativo ed errore processo per trovare le dimensioni adatte. Tramite il programma Autodesk Inventor Professional 2018 viene progettata una prima idea. In questo modo, lo spazio disponibile per tutti i componenti necessari può essere preso in considerazione durante la ricerca su Internet.

La scatola fungerà da telecomando, con 3 pulsanti, per scegliere tra le opzioni visualizzate sullo schermo del computer. I 2 pulsanti esterni funzioneranno come pulsanti di controllo per passare tra i giovani adulti con autismo grave, è di grande importanza rendere la scatola non troppo complessa e fastidiosa e mantenere sempre la stessa convenzione di colori. Per mezzo di un accelerometro, l'RGB sinistro Il pulsante LED visualizzerà sempre un colore blu e quello destro visualizzerà sempre un colore rosso, indipendentemente dall'orientamento del telecomando. I colori sono sempre visibili e svaniscono per alcuni secondi quando viene premuto un pulsante. Contemporaneamente all'azione del pulsante, il piezobuzzer emetterà un suono e i motori di vibrazione faranno vibrare la scatola nelle mani del bambino. Per collegare l'azione dei pulsanti con l'app del computer, i segnali vengono inviati all'app tramite una connessione Wi-Fi.

La scatola finale ha una forma semplice, rettangolare, dotata di 3 fori per i pulsanti (bauletto), 2 fori (fronte e retro) per collegare il caricabatterie e Redbear Duo e 4 fori molto piccoli distribuiti su entrambi i lati per garantire che il si nota il suono del piezobuzzer. I bordi della scatola sono arrotondati per evitare che i giovani adulti possano ferire se stessi o gli altri.

Passaggio 2: ottieni i tuoi componenti

Avrai bisogno:

- Stampante 3D (accessibile in FABlab Brussels pubblico) Abbiamo utilizzato le stampanti disponibili per gli studenti di ingegneria elettromeccanica presso VUB.

- Saldatore e saldatore

- Colorfabb XT - materiale trasparente per la stampa 3D Disponibile su:

- Redbear DuoInformazioni: https://redbear.cc/duo Acquista da: https://www.antratek.com/redbear-duo Prezzo: € 30, 13La tensione di lavoro del Redbear Duo è 3, 3 V. Gli altri componenti elettrici necessitano da scegliere in modo tale da poter lavorare a 3, 3 V.

- Pulsante arcade LED verde (opzionale)Informazioni: https://www.adafruit.com/product/3487Acquista da: https://www.sossolutions.nl/ Prezzo: € 4, 55

- 2 pulsanti LED RGB (resistenze utilizzate per il collegamento al PCB) Acquista da: https://www.aliexpress.com/item/ONPOW-22mm…Prezzo: € 18

- Informazioni sull'accelerometro ADXL345: https://www.sparkfun.com/products/9836 Acquista da: https://www.antratek.nl/tri-axis-adxl345-breakoutPrezzo: € 21, 75 Questo è un accelerometro digitale a 3 assi che non consuma molta energia. Vogliamo che la batteria duri il più a lungo possibile.

- Li-IonBattery 1200 mAhInformazioni: https://www.adafruit.com/product/258 Acquista da: https://www.kiwi-electronics.nl/lithium-ion-polym…Prezzo: € 11, 95A Li-ion è stata scelta la batteria, anche se questo non è il tipo di batteria più sicuro, perché il telecomando deve essere caricato tramite micro-USB. In caso contrario, gli operatori sanitari devono sempre aprire la scatola per sostituire le batterie.

- CaricabatterieInformazioni: https://www.adafruit.com/product/259 Acquista da: https://www.kiwi-electronics.nl/usb-li-ion-lipoly…Prezzo: € 14, 90

- PiezobuzzerInformazioni: https://www.adafruit.com/product/1739 Acquista da: https://www.adafruit.com/product/1739 Prezzo: €1, 25

- 2 motori a vibrazione (collegati insieme con un resistore e un transistor)Informazioni: https://www.adafruit.com/product/1201 Acquista da: https://www.kiwi-electronics.nl/vibrating-mini-mo…Prezzo: €2, 50

- Circuito stampato (PCB) per la regolazione dei componenti elettrici

- Resistori4 resistori da 150 Ohm (2 per ogni pulsante arcade RGB)2 resistori da 4,7 kOhm (per l'accelerometro)3 resistori da 10 kOhm (1 per ogni pulsante)1 resistore da 100 Ohm (per i motori a vibrazione) 1 transistor PN2222 (per i motori a vibrazione)

- Viti2 Viti M2, 5x8 per la scheda dei componenti5 Viti M3x8 per la parte inferiore della scatola (4) e la parte inferiore della scatola batteria (1)4 Viti M2, 5x8 per la parte inferiore delle scatole vibranti (2 per ogni scatola)

Per la parte di programmazione, è stato utilizzato Java in Eclipse per programmare l'app. Il Redbear Duo è stato programmato utilizzando Arduino IDE.

Passaggio 3: saldare i componenti elettronici su PCB

Per saldare tutti i componenti su una scheda PCB, è necessario conoscere le connessioni con il Redbear Duo. Queste connessioni possono essere visualizzate nella prima immagine. Tutti i componenti utilizzati nel progetto sono collegati ai pin di input/output del Redbear Duo. Per collegare i pulsanti e i motori a vibrazione sono necessari resistori e transistor. Queste parti possono essere visualizzate nelle altre 3 immagini. Per sapere quali resistori e transistor vengono utilizzati e dove sono posizionati, in queste immagini sono forniti uno schema e note aggiuntive.

Nota a margine: le porte indicate nelle immagini sono quelle utilizzate nel progetto. È possibile scegliere diverse porte. Solo alcuni vincoli devono essere presi in considerazione: le porte SDA e SCL dell'accelerometro devono essere collegate rispettivamente al pin D0 e al pin D1 del Redbear Duo. Il cicalino e i motori di vibrazione devono essere collegati a un pin PWM.

La guida di collegamento per l'accelerometro può essere trovata sul sito Web di Sparkfun. La comunicazione che viene utilizzata è I2C.

Passaggio 4: stampa 3D remota

Una volta migliorato il design, la scatola può essere stampata in 3D. Per il prodotto finale, devono essere stampate 5 parti diverse:- il fondo della scatola- la forma della scatola- la piastra di fissaggio della scatola della batteria- le piastre di fissaggio delle scatole delle vibrazioni (2)

Il prototipo è stato progettato per mezzo di una stampante 3D Ultimaker 2. Il materiale utilizzato per tutti i componenti è ColorFabb XT.

Passaggio 5: programma il Redbear Duo

Mentre il design della scatola viene migliorato e stampato, il micro controller può essere programmato.

La maggior parte dei pin di input/output utilizzati per collegare i componenti a Redbear Duo sono già spiegati nel passaggio 3. Il resto può essere trovato nel codice.

Come accennato in precedenza, i colori dei pulsanti esterni devono essere adattati a seconda dell'orientamento della scatola. Questo è il motivo per cui viene utilizzato un accelerometro. Nel codice, il colore cambia quando la coordinata x dell'accelerometro è maggiore di 50. Ciò dipende dal modo in cui l'accelerometro è posizionato nella scatola. Assicurati di controllare il valore della coordinata x nel tuo dispositivo e adattare il codice se necessario. La libreria necessaria per leggere i valori dell'accelerometro può essere trovata sul sito Web di Sparkfun menzionato nel passaggio 3.

Per risparmiare la batteria quando il dispositivo non viene utilizzato, è possibile spegnere il Wi-Fi e le luci LED. Quando la scatola viene posizionata sul lato destro e vengono premuti entrambi i pulsanti esterni, la scatola si spegne. Per riattivare la casella, è necessario premere i pulsanti esterni (l'orientamento non ha importanza per questa azione). Per questo passaggio, è meglio controllare il valore della coordinata y quando la casella è posizionata sul lato destro e adattarla se necessario.

Passaggio 6: crea l'app

Per rendere il telecomando facile da usare, è stata creata un'app in Java. L'app è in grado di comunicare con il telecomando tramite una connessione WiFi. Utilizzando le informazioni ricevute dal telecomando, l'app scorrerà le opzioni e in questo modo selezionerà immagini o riprodurrà brani. Poiché il programma deve essere espandibile, è possibile aggiungere nomi e categorie.

Nel primo pannello va scelto il nome del giovane adulto che utilizzerà il telecomando. Utilizzando il campo di testo e i pulsanti nella parte inferiore del pannello, è possibile aggiungere o eliminare i nomi.

Dopo aver scelto il nome del giovane adulto, si sceglie la categoria. Se viene scelta la categoria "Musica", verrà riprodotta una canzone alla conferma della scelta.

L'ultimo schermo è l'unico che verrà visto dal giovane adulto e questo è anche l'unico pannello che può essere controllato dal telecomando. Puoi scorrere le immagini andando a sinistra o a destra. Se una scelta viene confermata premendo il pulsante centrale del telecomando, viene visualizzata una cornice verde intorno all'immagine. A questo punto, non è possibile scorrere tra diverse opzioni. Premendo nuovamente il pulsante di conferma, una scelta viene deselezionata.

Le finestre "Aggiungi file" e "Elimina file" possono essere utilizzate per aggiungere ed eliminare immagini. Quando si aggiungono file nella categoria Musica, è necessario seguire due passaggi. Nella prima finestra pop-up è possibile scegliere l'immagine che deve essere mostrata sullo schermo. Nella seconda finestra pop-up va scelta la canzone relativa a questa immagine. La canzone scelta deve essere in formato mp3.

Per eliminare un file, è necessario selezionare il nome dell'immagine nell'elenco che appare quando si preme il pulsante "Elimina file".

Passaggio 7: assemblare la scatola

Come passaggio finale, la scatola deve essere assemblata. - Per dare ulteriore resistenza alla scatola, viene utilizzata della schiuma all'interno tra i pulsanti. Tieni presente che anche i fili dei pulsanti hanno bisogno di spazio!- La batteria viene inserita nella scatola della batteria e il fissaggio della batteria è avvitato su di essa. - I motori a vibrazione sono dotati di un sottile strato di colla, che può essere utilizzato per fissarli all'interno delle scatole dei motori a vibrazione. Poiché le scatole sono minuscole, è possibile utilizzare un righello o un piccolo oggetto per premere un po' meglio i motori sui lati della scatola. Quando i motori sono fissi, le scatole possono essere chiuse anche mediante fissaggi e viti. - I fili dei pulsanti e dei motori di vibrazione sono collegati al PCB.- Il PCB può essere collegato ai montanti laterali stampati in 3D tramite viti. L'assemblaggio del PCB deve essere eseguito in modo tale che il Redbear Duo e il caricabatteria siano correttamente localizzati nella scatola (vicino ai fori).- Infine, il fondo della scatola viene assemblato ai pilastri negli angoli tramite mezzo di viti.

Congratulazioni! Quando sei arrivato alla fine di questo passaggio, sei riuscito a rifare il telecomando per giovani adulti con autismo grave. In questa fase del progetto, si consiglia di verificare se tutto funziona come desiderato. Buona fortuna e buon divertimento!