Cat Whisker Sensory Extension Wearable (2.0): 6 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

Ce projet est une continuation et une réimagination de "Whisker Sensory Extension Wearable" de mon ancien collègue (metaterra).

L'objectif de ce projet était de se concentrer sur la création de nouvelles « extensions sensorielles » enrichies en calcul qui permettent une détection augmentée du monde naturel. Mon effort principal avec ce projet a été consacré à la fabrication et à la mise en œuvre d'augmentations sensorielles qui étendront un sens à travers des capteurs et répondront avec une sortie tactile pour l'utilisateur. L'intention est de permettre à quiconque de fabriquer ses propres extensions sensorielles, et ainsi de cartographier les sens intrinsèquement humains/animaux sur du matériel. Étendre efficacement nos sens de manière nouvelle et passionnante qui conduira à une meilleure compréhension de la façon dont notre cerveau est capable de s'adapter à de nouveaux sens externes.

Ce matériel est basé sur des travaux soutenus par la National Science Foundation sous le numéro de subvention 1736051.

Le projet a été développé dans le Lab for Playful Computation and Craft Tech Lab de l'Université du Colorado à Boulder.

Si vous avez des questions, souhaitez suivre mon travail ou simplement lancer des idées, veuillez le faire sur mon Twitter: @4Eyes6Senses.

Avec ce projet, je voulais prendre l'extension sensorielle des moustaches précédente portable et la rendre plus légère, plus rentable et plus facile à construire. Voici un aperçu des différents composants et de leurs fonctions:

- Deux ensembles de dispositifs à moustaches à capteur flexible construits sur mesure (au total 4, 2 par côté) reçoivent des informations tactiles (courbure, flexion, etc.) des objets dans l'environnement immédiat de l'utilisateur. Les informations de tension/résistance initiales reçues par chaque capteur sont ensuite converties en informations d'angle de courbure (par exemple, un angle de courbure de 10 degrés). Ces informations d'angle de courbure sont ensuite converties en sortie de modulation de largeur d'impulsion proportionnelle et envoyées aux moteurs de vibration correspondants sur le front de l'utilisateur.

- Chaque capteur de moustache est attaché à une ProtoBoard 1 et connecté à un Arduino UNO qui effectue la transduction/conversion.

- Quatre moteurs de vibration fournissent des stimuli tactiles au front de l'utilisateur. Chaque moteur utilisé correspond à une moustache, l'intensité du moteur de vibration est basée sur un seuil qui sera défini en fonction du capteur de moustache.

Fournitures

Bande de polystyrène de 14" de long, 0,08" de large, 0,03" d'épaisseur

Capteur de courbure/flex unidirectionnel 4 Sugru

Bouchons JST

Moteurs vibrants

Bandeaux durs

ProtoBoard - Carré 1"

Un kit de fil (je recommande l'isolation en silicone) REMARQUE: vous utiliserez environ 2-3 pieds de fil pour chaque connexion

Acrylique ou carton transparent de 1/16 d'épaisseur

Gaine thermorétractable

Ongles Liquides

47k résistances

NITECORE ou autre type de bandeau

Velcro

Étape 1: Assemblage des moustaches

(Avertissement ! Ceci est tiré directement de la précédente instructable.)

Il m'a fallu un certain temps pour développer un appareil de détection de moustaches suffisamment flexible pour imiter de vraies moustaches, mais suffisamment rigide pour revenir systématiquement à une position droite et non pliée. J'ai fini par utiliser un capteur bend/flex unidirectionnel de 4" de Flexpoint Sensor Systems (voir figure 1). Une fiche JST est soudée aux pattes du capteur, puis une bande de polystyrène de 14" de long, 0,08" de large, 0,03" d'épaisseur (J'ai acheté le mien dans une quincaillerie locale) est collé à la colle de silicone sur le capteur, un thermorétractable est appliqué et un revêtement protecteur de Sugru est moulé autour de toute la base de l'unité de moustaches. Voici les instructions détaillées:

- Prenez l'extrémité de la fiche du connecteur JST à 3 broches et retirez le fil central (Voir les figures 2-4)

- Coupez les fils de la prise de manière à avoir environ 1,5 cm de fil restant, puis dénudez et soudez ces fils aux broches du capteur (en vous souvenant de l'orientation prise/capteur). J'ai utilisé du thermorétractable pour fournir une isolation (voir les figures 5, 6)

- Montez la bande de polystyrène sur le capteur avec une sorte d'adhésif flexible (j'ai utilisé de la colle silicone Liquid Nails). Assurez-vous de bien fixer la bandelette au capteur (voir figures 7, 8)

- Prenez votre Sugru (j'ai utilisé un seul paquet de 5g) et moulez-le autour de la base du capteur/bande/prise en veillant à enfermer tous ces composants. Assurez-vous également d'appliquer le Sugru suffisamment haut pour fixer complètement la bande, mais pas trop haut pour restreindre la facilité de mouvement/de courbure du capteur. Prends ton temps. Vous aurez au moins 30-45 minutes jusqu'à ce que le Sugru commence à durcir. Avant de laisser sécher, assurez-vous que votre fiche s'insère correctement dans le côté réceptacle du connecteur JST (Voir les figures 9-13)

- Enfin, j'ai collé des étiquettes sur l'appareil à moustaches. Le côté (L/R) et la position du numéro (1-4) ont été utilisés (voir figures 14, 15)

- Faites-en 3 de plus (ou le nombre de moustaches que vous désirez). Assurez-vous de créer chaque moustache de la même manière. Cela facilitera l'étalonnage du capteur plus tard.

Étape 2: Assemblage du support de moustache

Maintenant que les capteurs de flexion des moustaches sont terminés, nous pouvons maintenant les monter sur la joue (figure 1). Metaterra a conçu un bras incurvé avec un disque pour le montage, il l'a fait à l'aide d'Adobe Illustrator et a utilisé de l'acrylique transparent de 1/16 d'épaisseur comme matériau. carton ou autre matériau facile à découper, il suffit d'imprimer le PDF et de découper autour du calque pendant qu'il est superposé sur du carton. Après la découpe au laser, percez quatre trous dans l'acrylique, puis tissez les bouchons JST à travers les trous (figure 1, 3 et 4), puis insérez les moustaches dans la partie disque de la monture à l'aide de Sugru. Voici les instructions détaillées:

- Ouvrez le fichier vectoriel du bras de moustache (PDF). Le matériau utilisé pour cette instructable est en acrylique transparent de 1/16 et coupé avec un cutter laser.

- Percez quatre trous dans le support de joue. N'hésitez pas à jouer avec la taille du trou ainsi que la distance pour que les moustaches soient aussi proches ou éloignées que vous le souhaitez.

- Passez la fiche JST à 2 broches dans les trous. assurez-vous que les côtés avec l'ouverture sont tournés l'un vers l'autre.

- Assurez-vous que vos ports de moustaches sont situés là où vous voulez qu'ils soient. Utilisez Sugru et moulez les bouchons JST en place sur la partie disque de la pièce (cela m'a pris environ quatre paquets de Sugru). Avec Sugru, vous aurez environ 30 minutes de temps de moulage, alors prenez votre temps et assurez-vous que les moustaches ne se chevauchent pas lorsqu'elles sont branchées, et que les bouchons JST sont orientés là où vous le souhaitez. Une fois que vous êtes satisfait du placement, laissez le Sugru sécher pendant une journée.

- Les figures de référence 9 et 10 pour cette étape, notez également que sur ma conception: blanc = 3,3 V, noir = GND et rouge est la broche analogique. Soudez les deux extrémités de la prise JST sur un côté de la ProtoBoard 1', puis répétez avec l'autre moustache. Créez un diviseur de tension à l'aide de ma conception ou modifiez la disposition (vous pouvez également consulter le guide de connexion du capteur flexible de SparkFun).

- Pour fixer les joues sur le serre-tête, deux vis/boulons permettent de fixer le bras au serre-tête (figure 11).

Étape 3: Intégration du moteur de vibration, bandeau et configuration de la batterie

La connexion des moteurs de vibration est assez simple, le câble rouge se connectera à une broche PWM numérique sur l'Arduino et le bleu se connectera à GND. Les moteurs de vibration sont attachés à un bandeau NITECORE à l'aide de velcro, le placement est basé sur la moustache à laquelle il est attaché, les moteurs de vibration externes sont attachés aux moustaches avant et les moteurs de vibration internes sont attachés aux moustaches arrière (Figure 6).

- Soudez le fil aux extrémités de chaque moteur de vibration, appliquez un thermorétractable sur chaque connexion, puis appliquez un thermorétractable sur le cordon du moteur de vibration ainsi que sur les câbles nouvellement thermorétractés (Figure 2), répétez 3 fois. Collez un disque velcro (côté crochet) à l'arrière du moteur. Répétez 3 fois.

- Coupez une bande de velcro pour que la collection de fils moteurs puisse être liée ensemble et velcro à l'avant du bandeau NITECORE (Voir figure 5). Collez (j'ai utilisé de la super colle) la bande à l'avant intérieur du bandeau et velcro les moteurs sur la bande dans la même orientation que vous avez placé les ports de moustache sur la plaque de joue (Figure 7)

- Utilisez un clip ou une attache zippée pour connecter les cordons du moteur de vibration, cela aidera à protéger les moteurs de vibration d'être tirés/cassés (Figure 7).

Étape 4: Microprocesseur et connexion du tout à un Arduino

Tous les moteurs de vibration et les moustaches se connecteront à un Arduino UNO. Vous aurez besoin d'une carte de prototypage supplémentaire qui vous permettra de souder 9 câbles GND et 4 câbles 3.3V. Vous aurez également très probablement besoin d'un kit de connecteurs dupoint pour ajouter des broches et un boîtier aux câbles qui doivent être branchés directement sur l'Arduino. Les fils des broches du moteur de vibration (câble rouge) se connectent aux broches numériques Arduino: 3, 9, 10, 11 (Ces broches ont été choisies car elles permettent le PWM). Les fils GND du moteur de vibration (noir ou blanc) seront soudés sur la carte de prototypage. Les broches à moustaches (câble rouge) se connecteront aux broches analogiques Arduino: A0, A1, A2, A3. Les câbles VCC (câble blanc) et les câbles de masse (noir) seront soudés sur la carte de prototypage.

Étape 5: Mettre en œuvre le Code

Ok, maintenant il est temps de télécharger le code. Il y a quelques choses que vous devrez modifier avant d'être prêt à battre le monde.

- Tout d'abord, utilisez un multimètre pour mesurer à la fois la tension de sortie VCC et la résistance aux bornes de la résistance de 10k. Entrez ces valeurs dans leurs emplacements respectifs dans le code.

- Ensuite, vérifiez que toutes les autres variables sont définies sur les entrées/sorties correctes (par exemple, mtr, flexADC, etc.).

- Ensuite, branchez votre Arduino et téléchargez le code.

- Une fois que vous êtes opérationnel, vous verrez sur le moniteur série que Bend + (numéro de moustache) imprimera. Il est maintenant temps de calibrer la moustache (chaque moustache est unique et aura une résistance de base légèrement différente). Définissez la variable STRAIGHT_RESISTANCE quelle que soit la résistance de base (c'est-à-dire la position des moustaches non pliées) sous laquelle s'imprime. Ensuite, définissez la variable BEND_RESISTANCE sur STRAIGHT_RESISTANCE + 30000.0. Dans le code d'origine, cette variable était censée refléter la sortie de résistance du capteur de flexion à un coude de 90 degrés. Étant donné que nos moustaches ne s'approchent pas d'un virage complet à 90 degrés (au moins dans des situations typiques), l'ajout de 30000,0 ohms à la résistance de base fonctionne très bien. N'hésitez pas à régler la résistance à la flexion sur ce qui convient le mieux à votre application. Si vous avez tout réglé correctement, vous voyez que lorsque la moustache n'est pas pliée, un angle de pliage de 0 degré (plus ou moins) s'imprimera. Ensuite, vous pouvez définir les valeurs de seuil qui activeront les moteurs de vibration en fonction de l'angle. Après cela, vous êtes prêt à partir!

Étape 6: terminé

Vous avez maintenant une moustache portable et êtes prêt à (ressentir) le monde !

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