Google Glass / Aid para personas con visión de túnel del pobre hombre: 5 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Abstracto:

Este proyecto transmite video en vivo desde una cámara de ojo de pez a una pantalla de visualización frontal portátil. El resultado es un campo de visión más amplio dentro de un área más pequeña (la pantalla es comparable a una pantalla de 4 "a 12" de distancia de su ojo y emite a 720p). El propósito principal es brindar una mayor conciencia espacial a las personas con retinosis pigmentaria (abreviada como RP), una enfermedad ocular degenerativa que produce una visión de túnel (es comparable a mirar a través de un rollo de papel higiénico todo el tiempo). Dicho esto, debido a que el proyecto se basa en un RPi, existe una amplia gama de posibles aplicaciones (algunas de las cuales se discutirán al final).

Lista de materiales:

• (1) Raspberry Pi Zero ($ 5) (Raspberry Pi Zero W también funciona)

• (1) Tarjeta Micro SD para Raspberry Pi ($ 8) (solo una tarjeta Micro SD normal, nada especial. Mínimo recomendado de 8 GB de almacenamiento)

  • Externos RPi: (no los necesitas si ya los tienes o si tienes otro modelo RPi)

    • (1) Adaptador USB ($ 5)
    • (1) Cable Mini HDMI a HDMI ($ 6) (con una vista lo suficientemente buena, Vufine se puede usar como monitor, eliminando así la necesidad de este cable)
• (1) Pantalla portátil Vufine ($ 200)

• (1) Cable de cinta Micro a Mini HDMI ($ 10) (ha sido descontinuado, consulte las viñetas a continuación)

  • Adaptadores HDMI

    (Tipo C y tipo D; con suerte especificará el modelo más adelante este fin de semana (hoy es 2/3/2018)) (Adafruit también vende estos conectores, pero son más caros)

  • Cable de cinta HDMI
• (2) Micro Cable USB ($ 1-5 cada uno) (solo 2 cables micro USB normales, nada especial)
• (1) Cámara ojo de pez para Raspberry Pi ($ 25)
• (1) Cable de cámara Raspberry Pi ($ 8)
• (1) Paquete de pequeñas bridas ($ 3)

Costo total: ~ 265 USD (depende de lo que ya tenga y de cuánto pague por el envío)

Lista de herramientas:

• Cortadores de alambre
• Pelacables (para tamaños de cable de aproximadamente 26 awg)
• Pistola de pegamento caliente (y barra de pegamento para dicha pistola de pegamento caliente)
• Teclado
• Pantalla (debe ser compatible con HDMI, pero nuevamente, con una vista lo suficientemente buena, Vufine se puede usar como monitor)
• Soldador (y soldadura)
• Cuchillo X-Acto

Nota personal:

Este proyecto fue inspirado por mi abuela. Le diagnosticaron RP hace mucho tiempo y su vista se ha ido deteriorando a lo largo de los años. Recientemente, decidió renunciar a su perro lazarillo, Ventura (apodado Seymour, juego de palabras), debido a la edad. Aunque esto puede haber facilitado la vida en algunos aspectos, estoy seguro de que ha hecho otras cosas más triviales (como caminar por un centro comercial). Ya había estado estudiando la posibilidad de hacer un dispositivo como este durante un tiempo, pero no había pantallas disponibles (a un precio razonable). Eso cambió cuando encontré a Vufine. Es una gran empresa con un gran producto, y no, no me pagan por decir esto; es una compañía realmente buena. En cuanto a mi abuela, ha informado que este dispositivo casi ha duplicado su campo de visión (en términos de diámetro, no de área).

Actualizar:

Construí esto con un módulo Vufine configurado para el ojo izquierdo (mi abuela está completamente ciega en su ojo derecho), por lo que puede haber algunos problemas para quienes construyen esto para el ojo derecho (nada grande, solo un cambio de orientación por algunos partes). Dicho esto, Vufine ha tenido la amabilidad de enviarme un módulo para el ojo derecho para que pueda continuar con este proyecto y solucionar esos problemas. Tan pronto como lo haga, actualizaré más este instructable.

Paso 1: Configurar la Raspberry Pi

Configuración del hardware de Pi:

Nota: Si tiene una Raspberry Pi que no sea RPi Zero (W o normal), puede realizar las ediciones de software necesarias utilizando esa Pi y transferir la tarjeta SD a la Pi Zero.

Segunda nota: en realidad no compré parte del hardware que se conecta al Pi; En cambio, tengo un sombrero conveniente. Dicho esto, la imagen de arriba muestra cómo debería verse su configuración. No es mío y fue sacado de aquí.

Primero, conectaremos el teclado. Dado que su teclado tiene un conector USB tipo A (el omnipresente rectangular) y el Pi Zero no, tendremos que usar el adaptador USB. Enchufe el adaptador USB en el puerto USB más cercano al centro de la placa. Luego, conecte el teclado al adaptador USB. El otro puerto USB se utilizará para la alimentación. Los dos cables superiores de la imagen son cables USB y el cable superior proporciona alimentación.

En segundo lugar, conecte el cable HDMI al puerto mini HDMI del Pi y al puerto HDMI de su pantalla (si elige usar la pantalla Vufine como pantalla, use el cable plano HDMI).

Configuración del software de Pi:

Este proceso está documentado en todas partes, pero la guía oficial está aquí. Es importante tener en cuenta varias cosas: usará la tarjeta micro SD que compró (la que elegí tiene un adaptador para que pueda flashearla con una computadora normal), instalará Raspbian y debe habilitar la cámara en el menú de configuración de Raspberry Pi. Además, NO siga el tutorial para ejecutar "startx". Si lo hizo, no es gran cosa, pero ahora necesitará un mouse. Vaya a la línea de comando (debería verse como una ventana negra en su barra de tareas) y utilícela (el "pi @ raspberry ~ $" debería aparecer dentro de esa ventana). Ahora apagaremos la Raspberry Pi ejecutando:

sudo shutdown -h ahora

Paso 2: instalación de la cámara

Conexiones físicas:

Primero, déjame explicarte cómo funcionan las conexiones del cable plano. Para conectar y desconectar cables planos, primero se deben levantar las pestañas laterales (para el Pi Zero, esta es una dirección hacia afuera), lo que permitirá que el conector se pliegue hacia adentro y hacia afuera hasta cierto punto, permitiendo así que el cable plano llegue dentro y fuera. Para asegurar el cable plano en su lugar (y así completar el proceso de conexión), debe presionar la pieza plegable del conector plana contra el cable y volver a insertar las pestañas. El cable ahora debería estar asegurado dentro del conector. Para ver un video oficial sobre cómo se hace esto, haga clic aquí.

Es importante tener en cuenta que el cable blanco que viene con la cámara no se ajusta al Pi Zero; asegúrese de reemplazarlo con uno de los cables de cinta dorados. Además, asegúrese de que el lado expuesto del cable mire hacia abajo, hacia el Pi y las placas de la cámara.

Software:

La configuración de la cámara es relativamente fácil en el lado del software. Para transmitir video directamente desde la cámara al HDMI, simplemente ejecute la siguiente línea en el terminal:

raspivid -t 0 -rot 0

La cámara ahora debería estar transmitiendo a su pantalla. Ahora, detenga la transmisión presionando ctrl + c. Ahora ejecutaremos el mismo comando, pero si compró un módulo Vufine estándar (configurado para el ojo derecho) cambie el 0 después de "-rot" a 90. Asimismo, si compró una pantalla Vufine configurada para el ojo izquierdo, cambie el 0 después de "-rot" a 270.

Ahora, si sostiene la cámara contra la pantalla de Vufine de una manera similar a la que se muestra en la fotografía, debería ver una imagen vertical (en su pantalla, no necesariamente en la Vufine). Si su imagen está al revés, intente con el otro número (270 si hizo 90 antes y 90 si hizo 270 antes; aún necesita presionar ctrl + c para salir de la secuencia).

Una vez que tenga la transmisión de la cámara correctamente orientada (a través del software), querremos asegurarnos de que se inicie cada vez que se encienda la Raspberry Pi. El primer paso es ejecutar:

sudo nano /etc/rc.local

Ahora, escriba un comando similar al que ejecutó anteriormente ("/ usr / bin / raspivid -t 0 -rot 90/270") en las líneas entre "fi" y "exit 0" (manténgalo en una línea como se ve en la imagen). Si desea una imagen de menor resolución con una mayor velocidad de fotogramas, utilice "/ usr / bin / raspivid -t 0 -rot 90/270 -md 6" en su lugar. Después de escribir esto, debe guardarlo presionando ctrl + x, ingresando y (sí, le gustaría guardarlo), y luego presionando enter para guardarlo con el mismo nombre. Ahora debería volver a la línea de comandos ("pi @ raspberry ~ $"). Finalmente, puede probar para asegurarse de que todo funcione reiniciando la Raspberry Pi con:

sudo reiniciar

Si todo funciona, debería ver la cámara transmitiendo video a la salida HDMI al final del proceso de arranque.

Notas:

• Una vez que se haya completado todo lo anterior, es posible que desee considerar aplicar una pequeña cantidad de pegamento caliente al cable plano / conector tanto en la cámara como en el Pi para asegurarse de que permanezca en su lugar. Esto es puramente opcional y es algo que en realidad no he hecho.
• Si tiene una pantalla Vufine configurada para el ojo derecho y elige orientarla de manera diferente (es más conveniente si los puertos USB de la Pi están en la parte inferior), la parte superior de la cámara estará a la izquierda cuando la use.
• La cámara de la imagen ya está montada. Llegaremos a eso en un paso posterior.
• Quería publicar una foto del conector de la cámara en el Pi, pero no quiero quitarme el Pi si no puedo volver a ponerlo y perdí todas mis bridas (que verá que son necesarias para montarlo en un paso posterior) y no estoy seguro de cuándo podré comprar más, así que decidí subir ahora y actualizar más tarde.

Paso 3: carga de la pantalla Vufine

La pantalla de Vufine tiene una batería propia, pero dura solo 90 minutos, y aunque esto puede ser suficiente para el uso previsto de Vufine, es insuficiente para nuestros propósitos. Dicho esto, podemos cargar el Vufine mientras se usa y, por lo tanto, extender la vida útil de la batería. Sin embargo, los cables USB normales son bastante grandes y como queremos minimizar el peso, tendremos que modificar uno (haciéndolo más pequeño y ligero en el proceso); pelaremos un cable USB al mínimo.

Nota: El resto de este paso detalla cómo obtener el conector de un cable USB. Dicho esto, me enteré de estos conectores USB baratos (en costo). Usarlos le permitiría omitir la parte peligrosa de quitar el conector del cable. No tengo experiencia con ellos, pero actualizaré este instructivo sobre cómo usarlos una vez que lo haga.

Preparación del cable USB

Nota: Esta es, con mucho, la parte más peligrosa de la construcción. Se debe tener mucho cuidado con los cuchillos afilados.

El primer paso para "minimizar" el cable USB es cortarlo unas 5 pulgadas (yo diría que unas 7 para una configuración del ojo derecho) desde el extremo micro USB. Continúe pelando el cable hasta el extremo del micro USB.

Ahora, para la parte peligrosa, tendrás que cortar el revestimiento de plástico con el cuchillo X-Acto. Sugiero usar un juego de alicates o un tornillo de banco para sujetar el enchufe mientras lo cortas para minimizar el riesgo de cortarse. La mejor manera de cortarlo es cortar a lo largo de las costuras laterales (parecen líneas) como se ve en la imagen. Debería usar una cantidad decente de fuerza para clavar el cuchillo en la carcasa. Después de un tiempo, es posible que un lado pueda "girar" hacia afuera y, dependiendo de qué tan libre esté, puede optar por usar un par de alicates para arrancar el resto en lugar de cortarlo.

Finalizando la pieza USB

Una vez que te quede solo la pieza de metal, debes quitar los dos cables del medio (los que no son el rojo y el negro). Puede hacer esto cortándolos o usando un soldador para desoldar sus conexiones y simplemente quítelos (sugiero desoldarlos si tiene suficiente experiencia). A continuación, coloque un poco de pegamento caliente en la base de los cables (donde se encuentran con el conector Micro USB) para proporcionar un aislante y mantenerlo seguro. Cuando haya terminado, la imagen debería parecerse al USB de la imagen (aunque todavía no lo hemos conectado al Pi).

Conectándolo al Pi

Este paso es bastante sencillo. Todo lo que tienes que hacer es soldar el cable rojo al puerto de 5v y el cable negro al pin de tierra (GND) en el RPi. Para ver exactamente qué puertos, vea la imagen con el rectángulo rojo en la Pi. Para ver un video sobre soldadura básica, haga clic aquí. Le sugiero que use un poco de pegamento caliente en ambos lados del Pi (donde solda) para asegurar los cables y proporcionar un aislante.

Paso 4: conectándolo todo

Asegurando el Pi

En este punto, coloque el Pi contra el módulo Vufine con el puerto de la cámara cerca del frente y los conectores USB (instalados en el Pi) hacia abajo y hacia adentro. Asegúrelo usando los dos pares (un par para cada lado) de bridas. Para ello, coloque una brida a través de uno de los orificios de la esquina superior del pastel, envuélvala alrededor del Vufine (hacia abajo) y colóquela en el orificio de la esquina inferior del mismo lado del Pi. Luego tome otra brida y fíjela a la primera. Apriételo para que el Pi se acerque al Vufine. Corte el cuerpo restante de la brida para ambas bridas (todo para la segunda y la parte que sobresale de la segunda brida para la primera). Repita este paso en el otro lado del Pi.

Conectando cosas

Este es quizás el paso más simple de toda la construcción. Conecta el cable USB que soldaste al Pi en la pantalla de Vufine.

Pegado en caliente del conector

El imán en la estación de acoplamiento magnética no es lo suficientemente fuerte para nuestros propósitos, por lo que agregaremos un poco de pegamento caliente para fortalecer la conexión. Conecte el módulo Vufine a la estación de acoplamiento magnética con la que viene (no más) con la correa hacia arriba (como se muestra en la imagen). Asegúrese de que esté casi en paralelo con el Vufine real (aún podrá ajustar la posición de la pantalla moviendo la correa de las gafas). Aplique una cantidad decente de pegamento caliente tanto en la parte superior como en la inferior. Deje que se enfríe antes de continuar para asegurarse de que no se empuje a una posición extraña antes de que se solidifique.

Conectando cosas, continuación

Aunque esta parte no es tan fácil como la primera parte de Plugging Stuff, no debería esforzarse demasiado. Simplemente conecte el cable plano HDMI tanto en el Vufine como en el Pi (la lucha es más psicológica que física; puede hacerlo. Creo en usted).

Conexión de la cámara

Configuración del ojo izquierdo:

Esta es una parte fácil, pero la posición de la cámara dificulta la descripción con palabras. Básicamente, colocará la cámara de modo que quede de lado con el cable plano enrollado debajo. Vea la imagen para ver a qué me refiero. Presiónelo contra la pantalla Vufine y asegúrelo en esta posición aplicando pegamento caliente tanto en la parte superior como en la inferior. No pondría ninguno en los lados, ya que hacerlo solo en la parte superior e inferior es suficiente para asegurarlo y hacerlo en los lados podría evitar cualquier ajuste lateral tanto de la cinta como de la pantalla Vufine.

Configuración del ojo derecho:

No he hecho la configuración del ojo derecho antes (volveré y editaré una vez que lo haga), pero esencialmente debes asegurarte de que la cámara esté de lado y en una posición razonable en la parte superior de la pantalla. La parte superior (el lado opuesto al conector) debe mirar hacia la izquierda (hacia la izquierda cuando lo esté usando). Use pegamento caliente para unir la cámara a la pieza de la pantalla en el módulo Vufine. Además, puede usar pegamento termofusible (o bridas) para asegurarse de que cualquier cable de cinta sobrante esté asegurado (déle un margen de maniobra para que se pueda ajustar y trate de no arrugar la cinta, ya que no está diseñada para soportar altos grados de rotación).. También puede volver al Paso 2: Instalación de la cámara si tiene que reconfigurar la transmisión de la cámara como resultado de un cambio en su posición física.

Paso 5: Fin

Encendiéndolo

Para encenderlo, simplemente encienda el módulo Vufine presionando el botón gris en la parte posterior. Debería empezar a parpadear en azul. A continuación, conecte el Pi Zero usando el puerto USB del extremo derecho (en el exterior y etiquetado como PWR IN). Debería ver ahora una luz roja fija encendida además del LED azul parpadeante en el módulo Vufine. Esto significa que se está cargando el Vufine. Además, la pantalla debería comenzar y debería ver que el Pi realiza su proceso de arranque con la transmisión de la cámara al final. Una vez que aparece la pantalla, la luz azul parpadeante del botón Vufine debería volverse fija.

Nota: Si enciende el Pi primero (seguido del Vufine), su pantalla puede resultar extraña. Para solucionar este problema, apague el Pi y luego vuelva a encenderlo.

Apagándolo

Apague el RPi desconectando el USB que le proporciona energía. Para apagar el Vufine, puede dejar que se apague solo (lo que hará después de no recibir una señal durante un corto período de tiempo) o puede mantener presionado el botón gris (con un LED azul) en el Vufine hasta el LED azul se apaga. Prefiero dejar que se apague solo, pero tú lo haces tú.

Futuras mejoras

Como se dijo en abstracto, debido a que el proyecto se basa en una Raspberry Pi, el proyecto tiene una gran capacidad para evolucionar. Para empezar, aquí hay algunas ideas que tenía:

• Puede conectarlo a un teclado inalámbrico para un uso conveniente como una computadora linux de visualización frontal. Usaría un teclado (y un mouse) como este y lo conectaría en un proceso similar a este.

  Agregar una interfaz basada en el movimiento de la mano como esta también sería genial

• Agregue botones al costado para guardar imágenes y videos y para acercar y alejar
• Agregue un interruptor de encendido nativo (digo nativo porque algunos cables USB tienen interruptores integrados)
• Haz un estuche impreso en 3D para todo.
• Agregar una salida de audio
• Agregar un accesorio de batería

  Ponerlo en el otro lado de las gafas sería una forma conveniente de agregar un contrapeso (el peso de las gafas actualmente está un poco torcido)

• Cree una CNN (red neuronal convolucional) con salida TTS (texto a voz) para una descripción de audio del entorno de uno. Esta red neuronal podría ejecutarse en un Movidius Neural Compute Stick para obtener más potencia computacional.

  Posible uso de estimulación vestibular galvánica para maniobras de emergencia

Puedes ver algunas de estas ideas implementadas en mi página de github.

Nota:

Probablemente agregaré más fotos más tarde. Si desea alguna foto en particular, hágamelo saber y haré todo lo posible. Lo mismo se aplica a las explicaciones; Si quieres que entre en algo con más detalle, avísame y trataré de hacerlo.

Gracias

• Aprendí mucho de esta comunidad; Espero que esto ayude a otros como muchos aquí me han ayudado antes.
• Nuevamente, este es mi primer instructivo y todos y cada uno de los comentarios serán muy apreciados. Si alguien hace algo con esto, hágamelo saber; Me encantaría ver a dónde lleva esto la comunidad.

Un agradecimiento especial a mi abuela por todo lo que ha hecho por mí a lo largo de mi vida. Nunca podré devolverle el dinero, pero me aseguraré de hacer mi mejor esfuerzo.

Primer premio en el Concurso Raspberry Pi 2017