Control remoto de ASD severo: 7 pasos (con imágenes)

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

Durante el 1er Máster de Ingeniería Electromecánica, los estudiantes tienen el reto de crear un robot para el proyecto del curso Mecatrónica del profesor Bram Vanderborght. Como equipo de tres niñas, decidimos aprovechar la oportunidad para trabajar con adultos jóvenes con autismo severo. "Haz tu elección" representa un proyecto en cooperación con Parhélie Brussels, un instituto privado para niños y adultos autistas, psicóticos o neuróticos graves. El objetivo es crear un dispositivo que brinde a los adultos jóvenes con TEA (trastorno del espectro autista) grave de entre 12 y 18 años la oportunidad de comunicarse con las computadoras. Dado que los adultos jóvenes no hablan, el dispositivo también debería ayudarlos a interactuar con las personas. A partir de ahora, los cuidadores no tendrán que elegir en nombre de los adultos jóvenes, pero los adultos jóvenes podrán tomar decisiones de forma autónoma. El objetivo principal es que puedan elegir una canción o una opción de cena, que se muestra en las pantallas de la computadora, por sí mismos.

Dado que es interesante brindar la opción de reutilizar el proyecto en otros proyectos futuros, se tendrá en cuenta la posibilidad de extensión. La codificación de la aplicación informática se realizará de tal manera que las opciones de elección se puedan ampliar según se desee.

Para el diseño, es importante tener en cuenta que los niños se distraen con facilidad, no tienen muy buenas habilidades motoras y probablemente intentarán destruir el dispositivo. Se diseña una caja, donde toda la electrónica se puede almacenar en su interior. Para protegerse contra golpes, la batería se almacena en una caja separada y los componentes electrónicos se sueldan en una PCB.

Paso 1: primer diseño

Antes de pensar en los componentes electrónicos para el proyecto, es bueno pensar en un primer diseño de la caja, dado que la electrónica tiene que caber dentro de la caja, pero la caja puede no ser demasiado grande para usarla como control remoto, es una prueba y un error. proceso para encontrar las dimensiones adecuadas. Mediante el programa Autodesk Inventor Professional 2018 se diseña una primera idea. De esta forma, el espacio proporcionado para todos los componentes necesarios se puede tener en cuenta al realizar búsquedas en Internet.

La caja actuará como un control remoto, con 3 botones, para elegir entre las opciones que se muestran en la pantalla de la computadora. Los 2 botones exteriores funcionarán como botones de control para alternar entre los adultos jóvenes con autismo severo, es de suma importancia hacer que la caja no sea demasiado compleja y distraiga y mantenga siempre la misma convención de colores. Por medio de un acelerómetro, el RGB izquierdo El botón LED siempre mostrará un color azul y el de la derecha siempre mostrará un color rojo, sin importar cómo esté orientado el control remoto. Los colores son visibles todo el tiempo y desaparecerán durante algunos segundos cuando se presione un botón. Simultáneamente con la acción del botón, el zumbador piezoeléctrico emitirá un sonido y los motores de vibración dejarán que la caja vibre en las manos del niño. Para vincular la acción de los botones con la aplicación de la computadora, las señales se envían a la aplicación mediante una conexión Wi-Fi.

La caja final tiene una forma rectangular simple, provista de 3 orificios para los botones (caja superior), 2 orificios (frontal y posterior) para conectar el cargador de batería y Redbear Duo y 4 orificios muy pequeños distribuidos a ambos lados para garantizar que el Se nota el sonido del zumbador piezoeléctrico. Los bordes de la caja están redondeados para evitar que los jóvenes puedan lastimarse a sí mismos oa otras personas.

Paso 2: Obtenga sus componentes

Necesitará:

- Impresora 3D (se puede acceder en público FABlab Bruselas) Utilizamos las impresoras disponibles para estudiantes de ingeniería electromecánica en VUB.

- Soldador y soldadura

- Colorfabb XT - material transparente para impresión 3D Disponible en:

- Redbear DuoInformación: https://redbear.cc/duo Compra en: https://www.antratek.com/redbear-duo Precio: € 30, 13 El voltaje de trabajo del Redbear Duo es de 3, 3 V. para ser elegidos de manera que puedan trabajar en 3, 3 V.

- Botón arcade LED verde (opcional) Información: https://www.adafruit.com/product/3487 Compra en: https://www.sossolutions.nl/ Precio: 4, 55 €

- 2 botones LED RGB (resistencias utilizadas para la conexión en PCB) Comprar en: https://www.aliexpress.com/item/ONPOW-22mm … Precio: 18 €

- Acelerómetro ADXL345 Información: https://www.sparkfun.com/products/9836 Comprar en: https://www.antratek.nl/tri-axis-adxl345-breakout Precio: 21, 75 € Este es un acelerómetro digital de 3 ejes que no usa mucha energía. Queremos que la batería dure el mayor tiempo posible.

- Li-IonBattery 1200 mAhInformación: https://www.adafruit.com/product/258 Comprar en: https://www.kiwi-electronics.nl/lithium-ion-polym… Precio: 11 €, 95A Li-ion Se eligió la batería, aunque este no es el tipo de batería más seguro, porque el control remoto debe cargarse a través de micro-USB. De lo contrario, los cuidadores siempre tienen que abrir la caja para reemplazar las baterías.

- Cargador de batería Información: https://www.adafruit.com/product/259 Comprar en: https://www.kiwi-electronics.nl/usb-li-ion-lipoly… Precio: 14, 90 €

- PiezobuzzerInformación: https://www.adafruit.com/product/1739 Comprar en: https://www.adafruit.com/product/1739 Precio: 1, 25 €

- 2 motores de vibración (conectados junto con una resistencia y un transistor) Información: https://www.adafruit.com/product/1201 Comprar en: https://www.kiwi-electronics.nl/vibrating-mini-mo… Precio: 2,50 €

- Placa de circuito impreso (PCB) para ajustar los componentes eléctricos

- Resistencias 4 resistencias de 150 Ohm (2 por cada botón arcade RGB) 2 resistencias de 4,7 kOhm (para el acelerómetro) 3 resistencias de 10 kOhm (1 para cada botón) 1 resistencia de 100 Ohm (para los motores de vibración) 1 transistor PN2222 (para los motores de vibración)

- Tornillos 2 tornillos M2, 5x8 para el tablero de componentes 5 tornillos M3x8 para el fondo de la caja (4) y el fondo de la caja de la batería (1) 4 tornillos M2, 5x8 para el fondo de las cajas de vibración (2 por cada caja)

Para la parte de programación, se utilizó Java en Eclipse para programar la aplicación. El Redbear Duo fue programado usando Arduino IDE.

Paso 3: Suelde componentes electrónicos en PCB

Para soldar todos los componentes en una placa PCB, es necesario conocer las conexiones con Redbear Duo. Estas conexiones se pueden visualizar en la primera imagen. Todos los componentes utilizados en el proyecto están conectados a los pines de entrada / salida del Redbear Duo. Para conectar los botones y los motores de vibración, se necesitan resistencias y transistores. Estas partes se pueden visualizar en las otras 3 imágenes. Para saber qué resistencias y transistores se utilizan y dónde se colocan, en estas imágenes se proporcionan un esquema y notas adicionales.

Nota al margen: Los puertos que se muestran en las imágenes son los que se utilizan en el proyecto. Es posible elegir diferentes puertos. Solo se deben tener en cuenta algunas restricciones: los puertos SDA y SCL del acelerómetro deben conectarse respectivamente al pin D0 y al pin D1 del Redbear Duo. El zumbador y los motores de vibración deben estar conectados a un pin PWM.

La guía de conexión para el acelerómetro se puede encontrar en el sitio web de Sparkfun. La comunicación que se utiliza es I2C.

Paso 4: control remoto de impresión 3D

Una vez que se mejora el diseño, la caja se puede imprimir en 3D. Para el producto final, se deben imprimir 5 partes diferentes: - el fondo de la caja - la forma de la caja - la placa de fijación de la caja de la batería - las placas de fijación de las cajas de vibración (2)

El prototipo fue diseñado mediante una impresora 3D Ultimaker 2. El material utilizado para todos los componentes es ColorFabb XT.

Paso 5: Programe el Redbear Duo

Mientras se mejora e imprime el diseño de la caja, se puede programar el microcontrolador.

La mayoría de los pines de entrada / salida utilizados para conectar los componentes al Redbear Duo ya se explican en el paso 3. El resto se puede encontrar en el código.

Como se mencionó anteriormente, los colores de los botones exteriores deben adaptarse según la orientación de la caja. Por eso se usa un acelerómetro. En el código, el color cambia cuando la coordenada x del acelerómetro es mayor que 50. Esto depende de la forma en que se coloque el acelerómetro en la caja. Asegúrese de verificar el valor de la coordenada x en su dispositivo y adapte el código si es necesario. La biblioteca necesaria para leer los valores del acelerómetro se puede encontrar en el sitio web de Sparkfun mencionado en el paso 3.

Para ahorrar batería cuando no se usa el dispositivo, las luces LED y Wi-Fi se pueden apagar. Cuando la caja se coloca en su lado derecho y se presionan ambos botones externos, la caja se apaga. Para activar la caja, es necesario presionar los botones externos (la orientación no importa para esta acción). Para este paso, es mejor verificar el valor de la coordenada y cuando el cuadro se coloca en su lado derecho y adaptarlo si es necesario.

Paso 6: crea la aplicación

Para facilitar el uso del control remoto, se creó una aplicación en Java. La aplicación puede comunicarse con el control remoto a través de una conexión WiFi. Usando la información recibida del control remoto, la aplicación se desplazará por las opciones y de esta manera seleccionará imágenes o reproducirá canciones. Dado que el programa debe ser ampliable, se pueden agregar nombres y categorías.

En el primer panel, se debe elegir el nombre del adulto joven que usará el control remoto. Al usar el campo de texto y los botones en la parte inferior del panel, se pueden agregar o eliminar nombres.

Después de elegir el nombre del adulto joven, se debe elegir la categoría. Si se elige la categoría 'Música', se reproducirá una canción cuando se confirme la elección.

La última pantalla es la única pantalla que verá el adulto joven y este es también el único panel que se puede controlar con el control remoto. Puede desplazarse por las imágenes yendo hacia la izquierda o hacia la derecha. Si se confirma una elección presionando el botón central del control remoto, aparece un marco verde alrededor de la imagen. En este punto, no es posible desplazarse a diferentes opciones. Al presionar el botón de confirmación nuevamente, se deselecciona una opción.

Las ventanas "Agregar archivo" y "Eliminar archivo" se pueden utilizar para agregar y eliminar imágenes. Al agregar archivos en la categoría Música, se deben seguir dos pasos. En la primera ventana emergente, se puede elegir la imagen que se debe mostrar en la pantalla. En la segunda ventana emergente, se debe elegir la canción relacionada con esta imagen. La canción elegida debe estar en formato mp3.

Para eliminar un archivo, se debe seleccionar el nombre de la imagen en la lista, que aparece al presionar el botón "Eliminar archivo".

Paso 7: ensamble la caja

Como paso final, la caja debe estar ensamblada. - Para darle fuerza adicional a la caja, se usa espuma en el interior entre los botones. ¡Tenga en cuenta que los cables de los botones también necesitan algo de espacio! - La batería se coloca en la caja de la batería y la fijación de la batería está atornillada. - Los motores de vibración están equipados con una fina capa de pegamento, que se puede utilizar para fijarlos dentro de las cajas del motor de vibración. Dado que las cajas son pequeñas, se puede usar una regla u objeto pequeño para presionar los motores un poco mejor a los lados de la caja. Cuando los motores están fijos, las cajas también se pueden cerrar mediante fijaciones y tornillos. - Los cables de los botones y los motores de vibración están conectados a la PCB - La PCB se puede conectar a los pilares laterales impresos en 3D mediante tornillos. El montaje de la placa de circuito impreso debe realizarse de tal forma, que el Redbear Duo y el cargador de batería queden correctamente localizados en la caja (cerca de los orificios).- Finalmente, se ensambla la parte inferior de la caja a los pilares en las esquinas mediante por medio de tornillos.

¡Felicidades! Al llegar al final de este paso, logró rehacer el control remoto para adultos jóvenes con autismo severo. En esta etapa del proyecto, se recomienda probar si todo está funcionando como se esperaba ¡Buena suerte y diviértete!