Gant haptique pour aveugle : 7 étapes

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

Le gant haptique est un dispositif destiné aux personnes aveugles et/ou malvoyantes qui renseigne son porteur sur les obstacles se trouvant dans son environnement immédiat. Le gant utilise deux capteurs à ultrasons qui signalent la distance et l'orientation des objets. En fonction de ce que ces capteurs détectent, des moteurs de vibration placés dans tout le gant vibrent selon des modèles uniques pour transmettre ces informations à l'utilisateur.

Étape 1: Liste des fournitures

Électronique:

- #1201: Mini disque de moteur vibrant - ERM (x4) [$1.95 ch.]

- #2305: Contrôleur de moteur haptique Adafruit DRV2605L (x4) [7,95 $ ch.]

- #659: FLORA - Plateforme électronique portable - Compatible Arduino [14,95 $]

- Capteurs de distance à ultrasons HC-SR04 (x2) [2,99 $ chacun]

- #2717: Multiplexeur I2C TCA9548A [6,95 $]

- #3287: 3 porte-piles AA avec connecteur JST [2,95 $]

- # 1608: PCB Adafruit Perma-Proto pour planche à pain - Simple [2,95 $]

- Câble plat

- Résistances 200 et 220 ohms

Fabrication:

- Bandes velcro [$2.98]

- #615: Jeu d'aiguilles - 3/9 tailles - 20 aiguilles [$1.95]

- Néoprène, ou tout autre tissu résistant

Coût total: 78,31 $

La plupart des composants ont été achetés sur Adafruit.com

Étape 2: la planche à pain

La première étape consiste à connecter tous vos composants à l'aide d'une maquette afin de vous assurer qu'ils fonctionnent tous correctement avant de les fixer sur le produit final. Le schéma de circuit et l'image suivants vous donneront une idée de l'endroit où tout doit être connecté. Voici une ventilation de ce que fait chaque composant:

Arduino Uno/FLORA

C'est le microcontrôleur, qui est la partie qui est programmable. Il alimente également tous les composants de la batterie. J'ai d'abord tout branché sur un Arduino Uno car il a une alimentation 5v, mais je l'ai ensuite remplacé par un FLORA et 3 piles AA (4,5v).

Contrôleur de moteur haptique

Ces contrôleurs se connectent directement à chaque moteur de vibration et vous permettent de programmer chaque moteur de vibration indépendamment les uns des autres, tout en ayant également l'avantage d'inclure une bibliothèque pré-fixée d'effets de vibration. Ceux-ci ne sont pas essentiels au fonctionnement du gant, mais cela le rend beaucoup plus facile à programmer car vous n'avez pas besoin de programmer vos propres modèles de vibration à partir de zéro.

Multiplexeur

Cela agit simplement comme une sorte d'extenseur car il n'y a pas assez de broches SCL/SDA sur le FLORA pour accueillir tous les contrôleurs de moteur haptiques. Il vous permet également de communiquer avec chaque contrôleur de moteur haptique indépendamment en attribuant une adresse unique à chacun.

Moteurs à vibrations

C'est ce qui fournit à l'utilisateur le retour haptique. Ils vibrent selon certains modèles selon la façon dont vous les programmez. En savoir plus sur leur fonctionnement ici.

Capteurs à ultrasons

Ces capteurs mesurent la distance des objets devant eux. Ils le font en envoyant un signal "déclencheur", qui rebondit sur tous les objets à proximité et revient sous forme de signal "écho". Le programme est alors capable d'interpréter le temps de retard et de calculer la distance approximative. Assurez-vous de les étiqueter « gauche » et « droite » afin de ne pas vous tromper plus tard. En savoir plus sur leur fonctionnement ici.

Étape 3: Codage

Maintenant que tout est connecté, vous pouvez télécharger le code sur votre FLORA et le tester. Téléchargez le fichier ci-dessous et les bibliothèques nécessaires (liées ci-dessous). Cet exemple de code a les fonctions répertoriées dans le tableau ci-dessus.

Pour tester le code, placez un grand objet plat à moins de 6 pouces du capteur à ultrasons sur la droite. Le RBG intégré devrait clignoter rapidement en bleu. Au fur et à mesure que vous éloignez l'objet, le clignotement devrait devenir moins rapide. Simultanément, l'un des moteurs de vibration (qui sera plus tard placé sur le pouce) vibrera rapidement lorsque l'objet se trouve à moins de 6 pouces et commencera à vibrer avec moins de puissance à mesure que vous éloignez l'objet. Ce même modèle devrait être valable pour le capteur à ultrasons gauche, uniquement avec une lumière orange au lieu de bleu

J'avais ajouté une fonctionnalité supplémentaire, à savoir que le RBG devrait clignoter en rose et que les capteurs de vibration du majeur et de la paume devraient vibrer lorsque les deux capteurs détectent un objet à moins de 6 pouces. Cependant, cette fonctionnalité n'est pas très fiable. J'ai conservé les moteurs de vibration du majeur et de la paume dans la conception finale au cas où les gens voudraient leur proposer une fonction plus créative.

*NE PAS* brancher la carte FLORA à l'ordinateur via USB pendant que la batterie externe est encore connectée ! Débranchez-le toujours d'abord de la batterie externe.

*AVANT* de télécharger l'exemple de code fourni ici, vous devrez télécharger les bibliothèques/pilotes suivants:

learn.adafruit.com/adafruit-arduino-ide-se…

github.com/adafruit/Adafruit_DRV2605_Libra…

github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

Si le code ne semble pas s'exécuter ou que vos capteurs/moteurs ne répondent pas:

- Assurez-vous d'avoir sélectionné le bon port COM dans le programme Arduino.

- Assurez-vous que vos moteurs de vibration sont entièrement connectés aux contrôleurs de moteur de maquette/haptique. Les fils qui les relient sont très fins et peuvent facilement se desserrer.

- Vérifiez bien que vous n'avez pas confondu les fils SCL/SDA (multiplexeur) ou les fils ECHO et TRIG (capteur à ultrasons). Cela ne fonctionnera pas si ceux-ci sont commutés.

- Si tout fonctionne normalement lorsqu'il est branché via usb, mais qu'il se bloque lorsqu'il est connecté aux batteries externes, il est probablement temps de les remplacer par des batteries neuves.

Étape 4: soudure des connexions de données

Maintenant que le fonctionnement du code est confirmé, vous pouvez commencer l'assemblage du produit final. J'ai commencé par dessiner toutes les connexions sur le contour d'une main, afin de visualiser toutes les connexions finales. Je me suis d'abord concentré sur toutes les connexions de données, puis j'ai câblé les lignes d'alimentation et de terre à la fin. De plus, à ce stade, j'ai oublié de souder les résistances aux broches ECHO et GND des capteurs à ultrasons (oops), afin qu'elles ne soient pas dans l'image. J'ai fini par les ajouter lorsque j'ai branché les capteurs à ultrasons au "hub" d'alimentation au centre du gant.

J'ai commencé par souder toutes les connexions au FLORA, et j'ai parcouru le multiplexeur, les contrôleurs de moteur haptiques et les moteurs de vibration. J'ai renforcé mes connexions avec de la colle chaude, des tubes thermorétractables et du ruban électrique.

Dans toutes les images, la couleur du fil correspond aux connexions suivantes:

Pouvoir rouge

NOIR: terre

JAUNE: scl

BLANC: sda

VERT: moteur (-)

GRIS: moteur (+)

MARRON: écho du capteur à ultrasons

ORANGE: capteur à ultrasons trig

Étape 5: fabrication du gant

Le gant est composé des éléments suivants:

- Corps principal du gant (qui maintient la vibration de la paume)

- 3 sangles pour les doigts (auriculaire, milieu, pouce), qui maintiennent 3 des moteurs de vibration

- Sangle de bras pour maintenir la batterie

J'ai opté pour une conception de gant sans doigts par souci de simplicité, et vous pouvez voir le modèle général ci-dessus. Ce croquis n'est pas à l'échelle et vous devrez probablement ajuster la taille en fonction de votre main. Il est destiné à être porté à la main gauche. J'ai d'abord tracé le dessin sur le dessous d'un tissu, puis j'ai utilisé un couteau Xacto pour le découper. J'ai formé les morceaux de doigts en découpant des bandes de tissu assez longues pour s'enrouler autour de mes doigts et en cousant des bandes Velcro pour les maintenir en place. J'ai ensuite fabriqué des pochettes pour loger les moteurs de vibration et les ai cousues aux sangles des doigts ainsi qu'au milieu du dessous du corps principal du gant (près de la paume).

Cette conception nécessite un minimum de couture, et je n'ai cousu que dans ces scénarios:

- Coller/renforcer les bandes Velcro sur le tissu.

- Cousez les pochettes du moteur de vibration sur les sangles des doigts et le corps principal du gant.

- Construisez la pochette de la batterie sur la sangle du bras.

Étape 6: Assemblage (Partie 1)

Maintenant que le gant était assemblé et que tout le câblage était terminé, j'ai commencé à coller les composants électriques sur le gant. Pour cette étape, j'ai suivi le dessin que j'avais fait plus tôt et j'ai disposé toutes les pièces. J'ai alors commencé à les coudre avec de la ficelle. J'ai fini par placer les contrôleurs de moteur haptiques sur le côté gauche du gant au lieu du haut, car cela avait plus de sens une fois que j'ai commencé l'assemblage.

Étape 7: Assemblage (Partie 2 - PWR + GND)

Enfin, j'ai connecté tous mes composants à l'alimentation et à la terre. Pour ce faire, j'ai installé un rail de masse et d'alimentation sur ma petite planche à pain, en le connectant aux gnd et pwr du FLORA. J'ai connecté mes contrôleurs de moteur haptiques et mon multiplexeur à ces rails. J'ai ensuite connecté mes capteurs à ultrasons à pwr et gnd, mais j'ai également profité de l'espace supplémentaire sur la maquette pour ajouter les résistances que j'avais oubliées plus tôt. Ces résistances sont essentielles car elles créent un diviseur qui abaisse la tension du signal ECHO, qui retourne à la FLORA.

Il était un peu précaire de souder les connexions gnd et pwr une fois que tout était déjà cousu, donc vous voudrez peut-être faire toute la soudure en premier. Il était logique pour moi d'attendre car je n'étais toujours pas tout à fait sûr de la disposition finale de tous les composants.

En utilisant de la colle Gorilla, j'ai collé un petit morceau de bois sur le gant pour élever la planche à pain et j'ai ajouté du Velcro pour faire adhérer la planche à pain au bois (voir l'image ci-dessus). Je l'ai fait pour pouvoir facilement le soulever et vérifier les shorts.

La dernière étape consiste à coller à chaud vos capteurs à ultrasons de chaque côté de la planche à pain surélevée.

Et tu as fini!