Extensión sensorial de bigotes de gato usable (2.0): 6 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Este proyecto es una continuación y reinvención de "Whisker Sensory Extension Wearable" de mi antiguo colega (metaterra).

El propósito de este proyecto era enfocarse en la creación de “extensiones sensoriales” novedosas, enriquecidas computacionalmente, que permitan la percepción aumentada del mundo natural. Mi mayor esfuerzo con este proyecto se dedicó a la fabricación e implementación de aumentos sensoriales que extenderán un sentido a través de sensores y responderán con una salida táctil para el usuario. La intención es permitir que cualquiera fabrique sus propias extensiones sensoriales y, por lo tanto, mapee los sentidos intrínsecamente humanos / animales en el hardware. Extender nuestros sentidos de manera efectiva de formas nuevas y emocionantes que conducirán a una mejor comprensión de cómo nuestro cerebro es capaz de adaptarse a los nuevos sentidos externos.

Este material se basa en el trabajo respaldado por la National Science Foundation con la subvención No. 1736051.

El proyecto se desarrolló en el Laboratorio de Computación lúdica y Laboratorio de tecnología artesanal de la Universidad de Colorado Boulder.

Si tiene alguna pregunta, quiere estar al día con mi trabajo o simplemente compartir ideas, por favor hágalo en mi Twitter: @ 4Eyes6Senses.

Con este proyecto, quería llevar la extensión sensorial de bigotes anterior y hacerla más liviana, más rentable y más fácil de construir. Aquí hay una descripción general de los diferentes componentes y sus funciones:

- Dos conjuntos de dispositivos de bigotes con sensor flexible personalizados (un total de 4, 2 por lado) reciben información táctil (flexión, flexión, etc.) de los objetos en el entorno inmediato del usuario. La información inicial de voltaje / resistencia recibida por cada sensor se convierte luego en información de ángulo de curvatura (por ejemplo, un ángulo de curvatura de 10 grados). Esta información del ángulo de curvatura se convierte posteriormente en una salida de modulación de ancho de pulso proporcional y se envía a los motores de vibración correspondientes en la frente del usuario.

- Cada sensor de bigote flexible se adjunta a un ProtoBoard de 1 y se conecta a un Arduino UNO que realiza la transducción / conversión.

- Cuatro motores de vibración suministran estímulos táctiles a la frente del usuario. Cada motor utilizado se correlaciona con un bigote, la intensidad del motor de vibración se basa en un umbral que se establecerá en función del sensor de bigotes.

Suministros

Tira de poliestireno de 14 "de largo, 0.08" de ancho, 0.03 "de grosor

Sensor de curvatura / flexión unidireccional de 4"

Enchufes JST

Motores de vibración

Diademas duras

ProtoBoard - Cuadrado 1"

Un kit de cables (recomiendo aislamiento de silicona) NOTA: usará alrededor de 2-3 pies de cable para cada conexión

Acrílico o cartón transparente de 1/16 de grosor

Tubo termoretráctil

Uñas líquidas

47k resistencias

NITECORE u otro tipo de diadema

Velcro

Paso 1: Montaje de bigotes

(¡Descargo de responsabilidad! Esto se toma directamente del instructable anterior).

Me tomó un tiempo desarrollar un aparato sensor de bigotes que fuera lo suficientemente flexible como para imitar los bigotes reales, pero lo suficientemente rígido como para regresar constantemente a una posición recta y sin doblar. Terminé usando un sensor de flexión / flexión unidireccional de 4 "de Flexpoint Sensor Systems (Ver figura 1). Se suelda un enchufe JST a las patas del sensor, luego una tira de poliestireno de 14" de largo, 0.08 "de ancho y 0.03" de espesor (El mío lo compré en una ferretería local) se adhiere con pegamento de silicona al sensor, se aplica termorretráctil y se moldea una capa protectora de Sugru alrededor de toda la base de la unidad de bigotes. Aquí están las instrucciones detalladas:

- Tome el extremo del enchufe del conector JST de 3 pines y retire el cable central (Ver figuras 2-4)

- Corte los cables del enchufe para que le queden ~ 1,5 cm de cable, luego pele y suelde estos cables a las clavijas del sensor (recordando la orientación del enchufe / sensor). Usé termorretráctil para proporcionar aislamiento (Ver figuras 5, 6)

- Monte la tira de poliestireno en el sensor con algún tipo de adhesivo flexible (usé pegamento de silicona Liquid Nails). Asegúrese de asegurar bien la tira al sensor (Ver figuras 7, 8)

- Tome su Sugru (usé un solo paquete de 5 g) y moldéelo alrededor de la base del sensor / tira / enchufe asegurándose de encerrar todos estos componentes. Además, asegúrese de aplicar Sugru lo suficientemente alto para asegurar completamente la tira, pero no demasiado alto como para restringir la facilidad de movimiento / flexión del sensor. Tome su tiempo. Tendrá al menos 30-45 minutos hasta que Sugru comience a endurecerse. Antes de dejar secar, asegúrese de que el enchufe encaje correctamente en el lado del receptáculo del conector JST (consulte las figuras 9-13).

- Por último, pegué etiquetas al aparato de bigotes. Se utilizaron el lado (L / R) y la posición numérica (1-4) (Ver figuras 14, 15)

- Haga 3 más (o la cantidad de bigotes que desee). Asegúrese de crear cada bigote de la misma manera. Esto ayudará con la calibración del sensor más adelante.

Paso 2: Montaje de montaje de bigotes

Ahora que los sensores de flexión de bigotes están completos, podemos montarlos en la carrillera (figura 1). Metaterra diseñó un brazo curvo con un disco para el montaje, lo hizo con Adobe Illustrator y utilizó acrílico transparente de 1/16 de grosor como material. NOTA: Si no dispone de una cortadora láser, puede intentar hacer los montajes con cartón u otro material fácil de cortar, simplemente imprima el PDF y corte alrededor del trazado mientras está superpuesto al cartón. Después del corte con láser, taladre cuatro orificios en el acrílico y luego entreteje los tapones JST a través de los orificios (figura 1, 3 y 4), luego incruste los bigotes en la parte del disco de la montura usando Sugru. Aquí están las instrucciones detalladas:

- Abra el archivo vectorial del brazo de bigotes (PDF). El material utilizado para este instructable es acrílico transparente de 1/16 y se corta con un cortador láser.

- Taladre cuatro agujeros en el soporte de la mejilla. Siéntase libre de jugar con el tamaño del agujero y la distancia para hacer que los bigotes estén tan cerca o lejos como desee.

- Pase el conector JST de 2 clavijas a través de los orificios. asegúrese de que los lados con la abertura estén enfrentados entre sí.

- Asegúrese de que los puertos de sus bigotes estén ubicados donde desea que estén. Use Sugru y moldee los tapones JST en su lugar en la parte del disco de la pieza (esto me llevó alrededor de cuatro paquetes de Sugru). Con Sugru tendrás alrededor de 30 minutos de tiempo de molde, así que tómate tu tiempo y asegúrate de que los bigotes no se superpongan cuando los enchufes y que los tapones JST estén orientados donde los quieres. Una vez que esté satisfecho con la colocación, deje que Sugru se seque durante un día.

- Consulte las figuras 9 y 10 para este paso, también tenga en cuenta que en mi diseño: blanco = 3.3V, negro = GND y rojo es el pin analógico. Suelde los dos extremos del conector JST en un lado de la ProtoBoard de 1 ', luego repita con el otro bigote. Cree un divisor de voltaje usando mi diseño o cambie el diseño (también puede consultar la guía de conexión del sensor flexible de SparkFun).

- Para fijar las carrilleras a la diadema, se utilizan dos tornillos / pernos para asegurar el brazo a la diadema (figura 11).

Paso 3: Integración del motor de vibración, diadema y configuración de la batería

Conectar los motores de vibración es bastante sencillo, el cable rojo se conectará a un pin PWM digital en el Arduino y el azul se conectará a GND. Los motores de vibración están conectados a una diadema NITECORE con velcro, la ubicación se basa en el bigote al que está atado, los motores de vibración externos están atados a los bigotes delanteros y los motores de vibración internos están atados a los bigotes traseros (Figura 6).

- Suelde el cable en los extremos de cada motor de vibración, aplique termorretráctil a cada conexión, luego aplique termorretráctil al cable del motor de vibración, así como a los cables recién contraídos por calor (Figura 2), repita 3 veces. Adhiera un disco de velcro (lado del gancho) a la parte trasera del motor. Repite 3 veces.

- Corte una tira de velcro para que la colección de cables de los motores pueda unirse y sujetarse con velcro al frente de la diadema NITECORE (Ver figura 5). Adhiera (usé superpegamento) la tira al frente interior de la diadema y coloque los motores con velcro en la tira en la misma orientación que colocó los puertos de bigotes en la placa de la mejilla (Figura 7)

- Use un clip o una brida para conectar los cables del motor de vibración, esto ayudará a proteger los motores de vibración para que no se rompan o tiren (Figura 7).

Paso 4: microprocesador y conexión de todo a un Arduino

Todos los motores de vibración y bigotes se conectarán a un Arduino UNO. Necesitará una placa de creación de prototipos adicional que le permitirá soldar 9 cables GND y 4 cables de 3,3 V. Lo más probable es que también necesite un kit de conector dupoint para agregar pines y carcasas a los cables que deben enchufarse directamente al Arduino. Los cables de los pines del motor de vibración (cable rojo) se conectan a los pines digitales de Arduino: 3, 9, 10, 11 (estos pines se eligieron porque permiten PWM). Los cables GND del motor de vibración (negros o blancos) se soldarán a la placa de prototipos. Los pines de bigotes (cable rojo) se conectarán a los pines analógicos de Arduino: A0, A1, A2, A3. Los cables de bigotes VCC (cable blanco) y los cables de tierra (negros) se soldarán en la placa de creación de prototipos.

Paso 5: implementar el código

Ok, ahora es el momento de cargar el código. Hay algunas cosas que deberá modificar antes de estar listo para batir el mundo.

- Primero, use un multímetro para medir tanto el voltaje de salida VCC como la resistencia a través de la resistencia de 10k. Ingrese estos valores en sus respectivos lugares en el código.

- Luego, verifique que todas las demás variables estén configuradas con las entradas / salidas correctas (por ejemplo, mtr, flexADC, etc.).

- Luego, conecte su Arduino y cargue el código.

- Una vez que esté en funcionamiento, verá en el monitor de serie que se imprimirá Bend + (número de bigote). Ahora es el momento de calibrar el bigote (cada bigote es único y tendrá una resistencia de referencia ligeramente diferente). Establezca la variable STRAIGHT_RESISTANCE a cualquiera que sea la resistencia de la línea de base (es decir, la posición de los bigotes no doblados) como se imprime. Luego, establezca la variable BEND_RESISTANCE en STRAIGHT_RESISTANCE + 30000.0. En el código original, esta variable estaba destinada a reflejar la salida de resistencia del sensor de flexión en una curva de 90 grados. Dado que nuestros bigotes no se acercan a una curva completa de 90 grados (al menos en situaciones típicas), agregar 30000.0 ohmios a la resistencia de línea de base funciona bien. Sin embargo, siéntase libre de establecer la resistencia a la flexión a lo que funcione mejor para su aplicación. Si ha configurado todo correctamente, verá que cuando el bigote no se dobla, se imprimirá un ángulo de curvatura de 0 grados (más o menos). Luego, puede establecer los valores de umbral que activarán los motores de vibración en función del ángulo. Después de esto, ¡estás listo para comenzar!

Paso 6: ¡Listo

¡Ahora tiene un bigote para usar y está listo para (sentir) en el mundo!

Si tiene alguna pregunta en profundidad, quiere aprender sobre el aumento humano, quiere estar al día con mi trabajo o simplemente compartir ideas, por favor hágalo en mi Twitter:

@ 4Eyes6Senses

¡Gracias!