Télécommande ASD sévère : 7 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Au cours du 1er Master of Electro-mechanical engineering, les étudiants sont mis au défi de créer un robot pour le projet du cours Mécatronique du professeur Bram Vanderborght. En équipe de trois filles, nous avons décidé de saisir l'opportunité de travailler avec de jeunes adultes atteints d'autisme sévère. "Faites votre choix" représente un projet en collaboration avec Parhélie Bruxelles, un institut privé pour enfants et adultes autistes, psychotiques ou névrosés sévères. L'objectif est de créer un appareil qui donne aux jeunes adultes atteints de TSA sévère (troubles du spectre autistique) âgés de 12 à 18 ans la possibilité de communiquer avec des ordinateurs. Étant donné que les jeunes adultes ne parlent pas, l'appareil devrait également les aider à interagir avec les gens. Désormais, les aidants n'auront plus à choisir au nom des jeunes adultes mais les jeunes adultes pourront prendre des décisions de manière autonome. L'objectif principal est qu'ils puissent choisir eux-mêmes une chanson ou une option de dîner, affichée sur les écrans d'ordinateur.

Puisqu'il est intéressant d'offrir la possibilité de réutiliser le projet dans d'autres projets futurs, la possibilité d'extension sera prise en compte. Le codage de l'application informatique sera effectué de manière à ce que les options de choix puissent être étendues à volonté.

Pour la conception, il est important de tenir compte du fait que les enfants sont facilement distraits, n'ont pas une très bonne motricité et essaieront probablement de détruire l'appareil. Une boîte est conçue, où toute l'électronique peut être stockée à l'intérieur. Afin de se protéger des chocs, la batterie est stockée dans un boîtier séparé et les composants électroniques sont soudés sur un PCB.

Étape 1: Première conception

Avant de penser aux composants électroniques pour le projet, il est bon de proposer une première conception de la boîte. Étant donné que l'électronique doit s'adapter à l'intérieur de la boîte, mais que la boîte peut ne pas devenir trop grande pour être utilisée comme télécommande, c'est un essai et une erreur processus pour trouver les dimensions convenables. Grâce au programme Autodesk Inventor Professional 2018, une première idée est conçue. De cette façon, l'espace fourni pour tous les composants nécessaires peut être pris en compte lors de la recherche sur Internet.

La box fera office de télécommande, avec 3 boutons, pour choisir entre les options affichées sur l'écran de l'ordinateur. Les 2 boutons extérieurs fonctionneront comme des boutons de commande pour basculer entre les jeunes adultes atteints d'autisme sévère, il est très important de rendre la boîte pas trop complexe et gênante et de garder toujours la même convention de couleurs. Au moyen d'un accéléromètre, le RVB gauche Le bouton LED affichera toujours une couleur bleue et celui de droite affichera toujours une couleur rouge, quelle que soit l'orientation de la télécommande. Les couleurs sont visibles tout le temps et disparaissent pendant quelques secondes lorsqu'un bouton est enfoncé. Simultanément à l'action du bouton, le piézobuzzer émettra un son et les moteurs de vibration laisseront vibrer la box dans les mains de l'enfant. Pour lier l'action des boutons à l'application informatique, les signaux sont envoyés à l'application au moyen d'une connexion Wi-Fi.

Le boîtier final a une forme simple et rectangulaire, pourvu de 3 trous pour les boutons (top case), 2 trous (avant et arrière) pour connecter le chargeur de batterie et Redbear Duo et 4 très petits trous répartis des deux côtés pour garantir que le le son du piézouzzer est perceptible. Les bords de la boîte sont arrondis pour éviter que les jeunes adultes puissent se blesser ou blesser les autres.

Étape 2: Obtenez vos composants

Tu auras besoin de:

- Imprimante 3D (accessible dans le FABlab public Bruxelles)Nous avons utilisé les imprimantes disponibles pour les étudiants en génie électromécanique à la VUB.

- Fer à souder et soudure

- Colorfabb XT - matériau transparent pour l'impression 3DDisponible sur:

- Redbear DuoInformation: https://redbear.cc/duo Acheter sur: https://www.antratek.com/redbear-duo Prix: 30,13 € La tension de fonctionnement du Redbear Duo est de 3, 3 V. Les autres composants électriques ont besoin à choisir de telle sorte qu'ils soient capables de travailler sur 3, 3 V.

- Bouton arcade LED vert (en option)Informations: https://www.adafruit.com/product/3487Acheter sur: https://www.sossolutions.nl/ Prix: 4, 55 €

- 2 boutons LED RGB (résistances utilisées pour la connexion au PCB)Acheter sur: https://www.aliexpress.com/item/ONPOW-22mm…Prix: 18 €

- Accéléromètre ADXL345 Informations: https://www.sparkfun.com/products/9836Acheter sur: https://www.antratek.nl/tri-axis-adxl345-breakoutPrix: 21 75 €Il s'agit d'un accéléromètre numérique à 3 axes qui n'utilise pas beaucoup d'énergie. Nous voulons que la batterie dure le plus longtemps possible.

- Li-IonBattery 1200 mAhInformations: https://www.adafruit.com/product/258 Acheter sur: https://www.kiwi-electronics.nl/lithium-ion-polym…Prix: € 11, 95A Li-ion batterie a été choisie, même si ce n'est pas le type de batterie le plus sûr, car la télécommande doit être chargée via micro-USB. Sinon, les soignants doivent toujours ouvrir la boîte pour remplacer les piles.

- Chargeur de batterieInformations: https://www.adafruit.com/product/259 Acheter sur: https://www.kiwi-electronics.nl/usb-li-ion-lipoly…Prix: 14, 90 €

- PiezouzzerInformation: https://www.adafruit.com/product/1739 Acheter sur: https://www.adafruit.com/product/1739 Prix: 1,25 €

- 2 moteurs de vibration (connectés avec une résistance et un transistor)Informations: https://www.adafruit.com/product/1201 Achetez sur: https://www.kiwi-electronics.nl/vibrating-mini-mo…Prix: 2,50 €

- Circuit imprimé (PCB) pour ajuster les composants électriques

- Résistances4 résistances de 150 Ohm (2 pour chaque bouton d'arcade RGB)2 résistances de 4,7 kOhm (pour l'accéléromètre)3 résistances de 10 kOhm (1 pour chaque bouton)1 résistance de 100 Ohm (pour les moteurs de vibration) 1 transistor PN2222 (pour les moteurs vibrants)

- Vis2 vis M2, 5x8 pour le panneau des composants5 vis M3x8 pour le fond du boitier (4) et le fond du boitier batterie (1)4 vis M2, 5x8 pour le fond des boitiers de vibration (2 pour chaque boîte)

Pour la partie programmation, Java dans Eclipse a été utilisé pour programmer l'application. Le Redbear Duo a été programmé avec Arduino IDE.

Étape 3: Souder les composants électroniques sur le PCB

Pour souder tous les composants sur une carte PCB, les connexions avec le Redbear Duo doivent être connues. Ces connexions peuvent être visualisées dans la première image. Tous les composants utilisés dans le projet sont connectés aux broches d'entrée/sortie du Redbear Duo. Pour connecter les boutons et les moteurs de vibration, des résistances et des transistors sont nécessaires. Ces pièces peuvent être visualisées dans les 3 autres photos. Pour savoir quelles résistances et transistor sont utilisés et où ils sont placés, un schéma et des notes supplémentaires sont fournis dans ces images.

Note latérale: Les ports donnés dans les images sont ceux utilisés dans le projet. Il est possible de choisir différents ports. Seules quelques contraintes sont à prendre en compte: les ports SDA et SCL de l'accéléromètre doivent être connectés respectivement aux broches D0 et D1 du Redbear Duo. Le buzzer et les moteurs de vibration doivent être connectés à une broche PWM.

Le guide de branchement de l'accéléromètre est disponible sur le site Web de Sparkfun. La communication utilisée est I2C.

Étape 4: Télécommande d'impression 3D

Une fois le design amélioré, la boîte peut être imprimée en 3D. Pour le produit final, 5 parties différentes doivent être imprimées:- le fond de la boîte- la forme de la boîte- la plaque de fixation du boîtier de batterie- les plaques de fixation des boîtes de vibration (2)

Le prototype a été conçu au moyen d'une imprimante 3D Ultimaker 2. Le matériau utilisé pour tous les composants est ColorFabb XT.

Étape 5: programmer le Redbear Duo

Pendant que la conception de la boîte est améliorée et imprimée, le microcontrôleur peut être programmé.

La plupart des broches d'entrée/sortie utilisées pour connecter les composants au Redbear Duo sont déjà expliquées à l'étape 3. Le reste se trouve dans le code.

Comme mentionné précédemment, les couleurs des boutons extérieurs doivent être adaptées en fonction de l'orientation de la boîte. C'est pourquoi un accéléromètre est utilisé. Dans le code, la couleur change lorsque la coordonnée x de l'accéléromètre est supérieure à 50. Cela dépend de la façon dont l'accéléromètre est placé dans la boîte. Assurez-vous de vérifier la valeur de la coordonnée x dans votre appareil et adaptez le code si nécessaire. La bibliothèque nécessaire pour lire les valeurs de l'accéléromètre peut être trouvée sur le site Web de Sparkfun mentionné à l'étape 3.

Pour économiser la batterie lorsque l'appareil n'est pas utilisé, les lumières Wi-Fi et LED peuvent être éteintes. Lorsque la boîte est placée sur son côté droit et que les deux boutons extérieurs sont enfoncés, la boîte s'éteint. Pour réveiller la box, il faut appuyer sur les boutons extérieurs (l'orientation n'a pas d'importance pour cette action). Pour cette étape, il est préférable de vérifier la valeur de la coordonnée y lorsque la boîte est placée sur son côté droit et de l'adapter si nécessaire.

Étape 6: Créez l'application

Afin de rendre la télécommande facile à utiliser, une application a été créée en Java. L'application est capable de communiquer avec la télécommande via une connexion WiFi. En utilisant les informations reçues de la télécommande, l'application fera défiler les options et sélectionnera ainsi des images ou jouera des chansons. Étant donné que le programme doit être extensible, des noms et des catégories peuvent être ajoutés.

Dans le premier panneau, le nom du jeune adulte qui utilisera la télécommande doit être choisi. En utilisant le champ de texte et les boutons en bas du panneau, des noms peuvent être ajoutés ou supprimés.

Après avoir choisi le nom du jeune adulte, il faut choisir la catégorie. Si la catégorie 'Musique' est choisie, une chanson sera jouée lorsqu'un choix sera confirmé.

Le dernier écran est le seul écran qui sera vu par le jeune adulte et c'est aussi le seul panneau qui peut être contrôlé par la télécommande. Vous pouvez faire défiler les images en allant à gauche ou à droite. Si un choix est confirmé en appuyant sur le bouton central de la télécommande, un cadre vert apparaît autour de l'image. À ce stade, il n'est pas possible de faire défiler les différentes options. En appuyant à nouveau sur le bouton de validation, un choix est désélectionné.

Les fenêtres "Ajouter un fichier" et "Supprimer un fichier" peuvent être utilisées pour ajouter et supprimer des images. Lors de l'ajout de fichiers dans la catégorie Musique, deux étapes doivent être suivies. Dans la première fenêtre contextuelle, l'image qui doit être affichée à l'écran peut être choisie. Dans la deuxième fenêtre pop-up, la chanson liée à cette image doit être choisie. La chanson choisie doit être au format mp3.

Pour supprimer un fichier, le nom de l'image doit être sélectionné dans la liste, qui apparaît en appuyant sur le bouton "Supprimer le fichier".

Étape 7: Assemblez la boîte

Comme dernière étape, la boîte doit être assemblée. - Pour donner plus de solidité à la boîte, de la mousse est utilisée à l'intérieur entre les boutons. Gardez à l'esprit que les fils des boutons ont également besoin d'espace!- La batterie est placée dans le boîtier de la batterie et la fixation de la batterie est vissée dessus. - Les moteurs de vibration sont équipés d'une fine couche de colle, qui peut être utilisée pour les fixer à l'intérieur des boîtiers des moteurs de vibration. Comme les boîtes sont minuscules, une règle ou un petit objet peut être utilisé pour appuyer un peu mieux les moteurs sur les côtés de la boîte. Lorsque les moteurs sont fixés, les boîtiers peuvent également être fermés au moyen de fixations et de vis. - Les fils des boutons et des moteurs de vibration sont connectés au PCB.- Le PCB peut être connecté aux piliers latéraux imprimés en 3D au moyen de vis. L'assemblage du PCB doit être effectué de telle manière que le Redbear Duo et le chargeur de batterie soient correctement localisés dans le boîtier (près des trous).- Enfin, le fond du boîtier est assemblé aux piliers dans les coins par moyen de vis.

Toutes nos félicitations! Au terme de cette étape, vous avez réussi à refaire la télécommande pour les jeunes adultes atteints d'autisme sévère. À cette étape du projet, il est recommandé de tester si tout fonctionne comme souhaité. Bonne chance et amusez-vous bien !