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Hackaday.io上可穿戴设备的项目-Ariadne头带
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Hackaday.io上可穿戴设备的项目-Ariadne头带
Hackaday.io上可穿戴设备的项目-Ariadne头带
项目简介:基于Arduino的heaband,使用触觉反馈来导航盲人。 使用Android应用程序通过蓝牙进行控制。
项目网址
图片
描述
Ariadne Headband是一个正在进行的项目,旨在为盲人(以及其他人)创建触觉导航。 它使用4个振动电机按设定方向放置在头部,并连接到Arduino板。 一切都通过蓝牙通过Android应用进行控制。
细节
https://youtu.be/GmgwMxp8sDU
Ariadne是古代统治者Minos的女儿。 她的职责是监督神话中的野兽牛头怪生活的著名迷宫。 献给Minotaur的年轻人之一是These修斯-雅典的一位英雄。 他计划杀死野兽并挽救他人的生命。 Ariadne爱上了他,想提供帮助,以便他实现自己的目标。 她给了us修斯线程球和一把剑。 当他进入迷宫时,他应该解开线,以便在迷宫中跟随它。 从那时起,术语Ariadne的Thread就是一种方法或工具,可以帮助您度过不幸的时刻。
什么是Ariadne Headband项目?
Ariadne Headband是一个积极开发的项目,旨在为无法使用其他方式的人(他们无法使用视觉导航,没有时间或根本看不见)提供触觉导航。 我们的主要目标是帮助盲人,但Ariadne Headband在其他情况下也可能有用。 G。 跑步者或骑自行车的人。 我们的头带可以显示这些人前往所选目的地的方向,即最终在地理北部的方向,他们应该在十字路口走什么路(工作仍在进行中)。
它是如何工作的?
Project Ariadne Headband由两部分组成:headband和Android应用程序。 常用用法如下。 首先,打开Ariadne Headband应用程序。 使用此应用程序,您可以通过蓝牙连接到头带。 接下来,该应用会询问您当前的GPS位置。 然后,您打开集成到我们应用程序中的Google地图,然后选择目的地(您要去的地方)。
我们的Android应用将根据您当前的位置和所选的目的地来计算地理方位角。准备就绪后,您可以通过按一个按钮来开始导航,该按钮会将计算出的方位角发送到您戴在头上的头带上。方位角和其他一些数据通过低功耗蓝牙以字节数组的形式发送。
头带由Arduino Nano板,MPU-9250“罗盘”模块,HM-10蓝牙低功耗模块和4个振动电机组成。指南针模块可让我们知道当前的方位角,即用户正在寻找的方位角。所有组件都放在头后的盒子中。将来,我们的目标是使尺寸尽可能小,以至于您感觉不到。例如,也可以将所有物品放置在帽子或头盔中,而不是橡胶头带。我们正在使用橡胶头带,因为它非常易于操作。
围绕您的头部的振动电机按设定的方向放置,以便可以发出信号指示您应该前往的位置。您的航向是通过获取当前方位角和从android应用发送的方位角来计算的(分别是您当前要行驶的位置和您应该行驶的位置)。有关头带概述,请参见下图。
例如,当您应该向45°方向行驶时,将激活电动机1(其他对角线方向也是如此)。 如果您要直行,则将同时激活电动机4和电动机1。 类似的方法适用于左,右和后退信号。 我们最初计划使用8台振动电机,每45度使用1台,但得出的结论是,这样做更加复杂,不值得。 电机之间的距离太近,很难识别正确的方向。 使用4个振动电机既便宜又坚固。
为什么有用?
正如您在MythBusters场景中或YouTube上的一些视频中所看到的那样,当您看不见时很难直走。使用拐杖的盲人必须找到一些指南,例如人行道,或使用导盲犬。否则,要保持正确的方向是不容易的。在其他情况下,某些人(例如跑步者)通常不希望停下来并看着手机应该去的地方。
Ariadne Headband旨在解决这个问题。当我们在截止日期前一个月开始从事此项目时,我们的意思是将其简单地看作是一种新颖的计算机界面:可以与您通信的智能头带。但是,稍微帮助盲人的想法在我们内部引起了共鸣。因此,这就是Ariadne Headband不仅是接口的原因。整个导航系统包括Android应用和Headband界面。
您可能有一个公平点:盲人将如何控制移动应用程序?我们项目的第一次迭代主要是概念验证。但是,因为我们使用Java开发了该应用程序,所以我们看到了使用Android Wear平台的解决方案。新的智能手表包括GPS模块,并且可以通过语音控制。在智能手表上通过语音识别控制头带应该是可行的选择。另外,目前盲人可以轻松使用“话语提示”。要了解有关此功能的更多信息,请参阅我们的日志。
我们的路线图
Ariadne Headband不是终结项目。可以对其进行修改和升级以使其更好。您甚至可以围绕它进行一个全新的项目。我们开源了Android应用程序和Arduino部分。
我们的核心思想之一是使其成为实时导航。您将选择目的地,然后按开始。但是,该应用程序仍将保持位置不变,并会监视您的移动位置。一旦您到达十字路口,该应用程序将向Headband发送命令,并告诉您下一步应该走哪条路。这不仅对盲人有用,对骑自行车的人和跑步者也有用。
另一个目标是使Ariadne头带尽可能小。它应该看起来很光滑,甚至可以作为一些精美的配件。我们还看到将所有东西戴在帽子或头盔中的可能性。我们的项目旨在作为一个界面,您可以根据需要自定义它。
最后,现在,头带不会将任何东西发送回Android应用程序。但这可能会改变。头带还可以包括热传感器,心跳传感器或其他有用的部件。这将使Ariadne Headband功能齐全的健身设备-也可以导航您。
关于我们
我们是来自捷克共和国布尔诺的两名19岁学生。 Tomas主要专注于硬件部分以及Arduino。 Vojtech看中了软件开发,并且正在使用我们的Android应用程序。
档案
ariadne-schematic.png
便携式网络图形(PNG)
ariadne-gerber.zip
Gerber文件
x-zip压缩
ariadne-place.png
便携式网络图形(PNG)
ariadne-pcb.png
便携式网络图形(PNG)
ariadne-box-bottom.STL
标准镶嵌几何
ariadne-box-top.STL
标准镶嵌几何
ariadne-box-spacer.STL
标准镶嵌几何
组件
Arduino纳米
HM-10蓝牙低功耗模块
03962A锂电池充电器模块
MT3608升压转换器
MPU-9250模块
电阻0805 4k7
电阻0805 10k
晶体管BC817
振动马达
锂电池
轻触开关
滑动开关
MOLEX Mini-Fit 5569 5针连接器
足够的针头公连接器
足够的针头母连接器
M3x15mm螺丝
M3x5mm公对母对峙
MOLEX Mini-Fit 5557 5针连接器
压电蜂鸣器
3D打印零件ariadne-box-bottom
3D打印部件ariadne-top-top
3D打印零件ariadne-box-spacer
橡皮筋
宽6厘米,长50厘米(取决于头的大小)
魔术贴
两个部分的条长约2厘米宽,长5厘米
项目日志
新起点和新硬件
我们的Arduino Nano 33 BLE
链接
Graphhopper
缝头带!
图2-1
图2-2
升级硬件
图3-1
图3-2
图3-3
与我们的盲人朋友测试Ariadne头带
图4-1
图4-2
使盲人用户可以访问我们的应用
切换至低功耗蓝牙
图5-1
图5-2 在上图中,您可以看到HC-06模块(左)和HM-10模块(右)。 它们看起来几乎相同。
链接
我们的仓库
更新应用的GPS位置使用情况
图6-1
首次实际测试
图7-1
图7-2
GY-271指南针模块
图8-1
头带构造
图9-1
图9-2
图9-3
图9-4
图9-5
图9-6
图9-7
制作我们的Android应用
图10-1
使用说明
1、制作PCB
制作自己的Ariadne头带的第一步是制作PCB。 您可以使用附在我们项目站点上的Gerber文件从专业的制造商处制造它,或者由于它只是单面板,因此可以很容易地使用我们现有的碳粉转印方法在家中进行制造,并显示在第二对数或任何对数中 您经验丰富的其他PCB制造方法。 在家制作PCB所需的所有文件均附在项目现场。 完成PCB后,首先要使用SMD组件填充它,然后继续到板的另一侧并焊接一个跳线。 之后是焊针头连接器。 在下面的图像中,您可以看到经过蚀刻,钻孔和最终PCB安装的元件。
2、打印零件和放置电池
下一步是3D打印所有用于电子装箱的零件。 您可以找到该项目附带的所有必需的STL文件。 在打印完盒底,盒顶和盒隔片后,取下03962A锂电池充电器模块,并将其粘在盒底部件的底部,以便微型USB端口穿过盒壁上的切口。 然后将锂电池放在底部,并将其导线焊接到充电模块的B +和B-焊盘,如下图所示。 由于我们已经对头带进行了升级,因此您必须切开用于MOLEX连接器的盒子的壁,并在盒子顶部上粘上魔术贴。
3、一起接线
接下来是一些接线。 在充电端口上方的切口中添加滑动按钮,然后将导线从充电器模块的OUT +焊盘焊接到其两个端子。 在电源开关的最后一个端子上焊接两根线。 如图所示,其中一个连接到MT3608升压转换器的IN +端子,第二个连接到引脚接头的公连接器。 从MT3608的OUT +端子焊线到上一个焊点旁边的排针。 从电池充电器模块的OUT-端子焊接一根线到连接到PCB GND的引脚接头,另一根线连接到MT3608的IN-端子。 焊接两根长约7cm的电线,以用于轻触开关和PCB端子。 压电蜂鸣器的焊线在arduino的5号引脚和GND之间。 另外,将5根长约5厘米长的电线焊接到MOLEX Mini-Fit 5569 5针连接器和针座上。
4、检查电压
连接完所有组件后,开关按钮并为其供电,然后检查升压转换器模块的输出电压,并通过旋转其电位计将输出电压调节至约6,5V。 下一步按向右的arduino Nano,并测量其VCC引脚上的电压,该电压应为5V。 然后关闭电源,然后连接至PCB罗盘和蓝牙模块。
5、放在一起
现在是时候编写arduino程序了,您可以在我们在项目站点中链接的Gitlab存储库中找到arduino程序。 接下来,连接头带和电源引脚接头连接器,注意正确的方向并切换电源按钮。 在启动时,您会听到简单的旋律,在按下“轻触”按钮后,一些电动机应开始振动。
它应该是朝北的电动机,如果不是,则必须以arduino代码切换电动机的输出引脚,直到正确为止。 接下来,您应该尝试用手机连接头带。 如果一切正常,则将3D打印的盒式垫片零件放在电池顶部,然后将PCB放在电池顶部。 接下来,将螺钉支脚穿过PCB进入装箱中,确保一切都井井有条,然后在其顶部放置盒顶部件,并将M3x15mm螺钉拧入支脚中。 关闭框之前,其外观应如下图所示。
6、制作橡胶头带
现在,您需要创建一个可穿戴的“设备”,在其中放置振动电机。例如,您可以使用帽子,但就我们而言,我们将保留经典运动头带。 对于橡胶头带,您需要购买一个宽度为6厘米(以便可以折叠)或长度为3厘米的橡胶的两倍的橡皮筋。然后,测量头的周长并切掉橡胶。加约2厘米,因此您可以轻松地将两侧连接在一起并缝制。 现在,将头带戴在头上,并标记要放置电机的位置。它们应放置在45、135、225和315度(两眼之间为0度)的位置。如果您有6厘米宽的橡胶,则将其对折并缝制开口端。因此,将振动马达放在橡胶半部的中间,橡胶半部将靠近您的头部。您可以将两侧缝合在一起以形成某种形式的胶囊,以将电动机保持在原位。 接下来,请确保电缆足够长,因为您通常会拉伸橡胶并且不希望它们撕裂。在头带后侧的中心附近约5厘米处钻一个小孔。将电缆穿过,然后将其放入连接器中。 然后,将所有电缆放入橡胶内,并缝制头带的开口侧。我建议使用某种“蛇形”样式的缝制使其更灵活。 完成所有操作后,最后要做的就是将大约5厘米长的维可牢尼龙搭扣准确地连接在头带后侧的中央(具有连接器的位置)。将维可牢尼龙搭扣的第二部分粘到电子设备的外壳上。 您可以在我们的日志之一中找到图片。 这就是硬件部分!给头带供电,连接手机,您就可以准备就绪。
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Sen
2020-08-09
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