適用于低視力用戶的觸覺接近模塊(HPM)

描述

Haptic Proximity Module (HPM) 旨在使視力低下或其他視力障礙的人能夠通過距離檢測器的振動反饋與他們的直接環境互動，并且使用現成的組件可以廉價地做到這一點。這個instructables的目的是分享創建這個設備的部件和過程，希望它能被分享和改進，成為超出我目前想象的東西！我也希望它允許一個人通過制作這個項目并將其贈送給正在經歷視力障礙或喪失的人，例如低視力的人，從而幫助另一個人。這個項目是我在澳大利亞墨爾本皇家墨爾本理工大學工業設計榮譽學生的最后一年開發的。特別感謝博士。Scott Mitchell 在幫助形成 HPM 底層代碼和進一步技術調試方面的靈感和技術專長。它包括的功能是： - 暫停按鈕，關閉測距傳感器和電機。- 控制最大 PWM 輸出到電機的電位器 (0 - 255) - 控制超聲波傳感器檢測到的最大距離的電位器 (2-200cm) - 范圍到電機 PWM 的逆映射，即檢測到的距離越接近傳感器電機振動更強。熟悉的焊接技能和對電子設備的熟悉程度以及對 Arduino 編程環境的理解都會有所幫助。- 控制最大 PWM 輸出到電機的電位器 (0 - 255) - 控制超聲波傳感器檢測到的最大距離的電位器 (2-200cm) - 范圍到電機 PWM 的逆映射，即檢測到的距離越接近傳感器電機振動更強。熟悉的焊接技能和對電子設備的熟悉程度以及對 Arduino 編程環境的理解都會有所幫助。- 控制最大 PWM 輸出到電機的電位器 (0 - 255) - 控制超聲波傳感器檢測到的最大距離的電位器 (2-200cm) - 范圍到電機 PWM 的逆映射，即檢測到的距離越接近傳感器電機振動更強。熟悉的焊接技能和對電子設備的熟悉程度以及對 Arduino 編程環境的理解都會有所幫助。?如果您剛開始使用電子/arduino，請先在面包板上構建此項目！前往第 6 步和第 4 步?，查看代碼和原理圖以了解它?？梢栽诖颂幙吹接脩魷y試視頻。用戶測試視頻：?

第一步：購物清單

這些是您需要的組件以及我使用的大部分設備。

筆記：

大多數組件都是在澳大利亞境內采購的，它們也應該可以在線獲得，并且可供許多其他國家/地區使用。

列出的所有費用均以澳元計算，不含運費。

鏈接將指向我采購零件的地方。

還要記住，通過一些研究，這些組件可能會在其他地方更便宜……也許是批量購買。

如果 DX 沒有發貨給您，E-bay 也是從電池、arduino 和潛在測距儀等開始的好地方。

在澳大利亞的 JayCar Electronics 店內可享受學生折扣。

如圖：?

剝離板[電路安裝，jaycar 電子設備]（約 6 美元）?

McDonald's Straw[完美的直徑作為適合振動電機波紋管的護罩]（免費）??

Arduino Nano v.3（兼容）w.out 焊接頭[來自 ebay，但可以在Deal Extreme上找到]（14 美元）?

Devantech SRF05 超聲波聲納測距儀[距離感應，來自Robotgear.com.au ]（26 美元）（更便宜的選擇：HC-SR04 來自DX.com的 4 美元）?

母頭 1x4pin 直 0.1"[用于超聲波傳感器的插座，來自Robotgear.com.au ]（0.45 美元）?

Break Away Headers 40 Pins [ Robotgear.com.au ] ($1.75)?

6mm 輕觸開關[ jaycar ] ($0.95)?

3V 直流振動電機[Jameco 部件號256382 ]（4 美元）
超迷你撥動開關[ jaycar ]（2.45 美元）?

50k 9mm 方形電位器線性單組（數量 2）?[ JayCar ]（每件 2.75 美元）?

旋鈕（數量。2）[ jaycar ]（每件 0.95 美元）選擇不同的/回收舊旋鈕（如果有的話）

經濟型面包板跳線套件 - 5 種顏色[ jaycar ]（3.45 美元）?

Duracell 6V PX28L (2CR11108) 160mAh 電池（數量 2）[ HollyHockBatteries.com.au ]（每件 12.80 美元）（Jaycar的更便宜的選擇，每件3.25 美元）?

電池座 pcb 安裝 1/2 AA（數量 2）[ RS 澳大利亞]（每件 3.95 美元）

大約成本：99.95美元（任何進一步的成本 + 50 美元 - 慷慨的估計）更便宜的選擇大約：56.95美元（任何進一步的成本 + 50 美元 - 慷慨的估計）

未圖示： 熱縮（$various） 焊料（$various） 異丙醇（Jaycar墊4.95 美元） 用于接近傳感器的電線 遮蔽膠帶 電工膠帶 Velcro 扎帶（小卷 - 這部分是可選的，請參閱可選步驟） 工具：

烙鐵和設備

第三手

頂鋸或帶鋸

鉗

塑料切割工具

剪刀

永久標記

迷你一字螺絲刀

1.15mm鉆頭

第 2 步：電路板準備、布局和切割

電池座有一個小塑料結節，需要修剪掉，用塑料修剪器來做。

布局 2 x 9mm Pots、1 x arduino nano、1 x 輕觸開關、1 x 1x4 接頭、2 x 電池座在條板的非銅側。

當您對此感到滿意時，請使用永久性記號筆將其標記出來。還要標記切割輪廓 - 在您實際想要切割的位置留下一排或兩排孔，具體取決于您切割可能會破碎的板。如果你更有信心，你可以得到一個精確的削減去吧！?

使用頂鋸切割木板。?

鉆出電池座將進入的孔，因為它們比條板孔略大。

用異丙醇清理銅表面

第 3 步：準備傳感器

通過焊接電線和接頭來準備傳感器。提示：

在對整個連接進行熱縮之前，每隔兩根電線就放置一次熱縮。

根據您將 arduino 引腳連接到 1x4 母頭的方式，將傳感器上的相關電線焊接到公頭的電線上。即在傳感器上觸發以在arduino上觸發。這意味著您可以直接插入。

第4步：焊接電路板！

在您承諾焊接之前，請確保您已通讀整個說明，特別是通讀第 6 步?，因為此步驟包括 arduino 代碼文件。一旦您閱讀并理解了代碼并可能以面包板的形式對其進行了測試，您將有望發現自己對布局和承諾焊接更有信心。如果對電路布局有任何混淆，請在下方評論。我已經包含了Fritzing文件 [zip]、原理圖和條板圖。fritzing文件應該可以幫助您更仔細地研究布局 - 我也嘗試在條形板上復制布局，盡管有最好的意圖，但這很混亂。另外我在布局圖中使用了 9V 電池，因為沒有 6V 電池frizting ?- 9v 電池可以正常工作，但它們不適合板上（除非你有創意......）。焊接順序：

板上的 Arduino 接頭（重要的是 arduino 沒有連接到接頭上），注意：最好將接頭的短端焊接通過，以防 arduino 和電路板之間需要額外的高度來清除任何跳線。

鍋和輕觸開關打開 - 請注意，該位置與上一步中標記的位置不同。

電池座和 1x4 直頭

完成此操作后，標記出跨接電纜的焊接位置。

跳線引線：

將 1x4 直頭焊接到數字引腳 8、9、10、GND（VCC、Echo、Trig、Ground）

電池座 - 并聯，接地，正極到正極 - 確保該條是空的，并且只有電池電源在其上運行。?

輕觸開關接地和數字引腳 4

電位器：因為它們位于與輕觸開關接地的公共條上，所以這部分已完成。將一個鍋焊接到模擬引腳 6 (A6)，另一個焊接到 7 (A7)。將電壓焊接到5v。

將兩根電線焊接到撥動開關上，這將用于將電池正極條與 arduino 上的 VIN 引腳橋接。在開關的端子上放一些熱縮管。

直流電機：

到后面，直接連接到銅，藍色連接到 GND，紅色連接到數字引腳 3。?

將麥當勞吸管剪成一定長度，然后用膠帶粘上，確保用足夠的吸管覆蓋電機的旋轉部分。

要完成電路，您需要斷開帶狀板上的連接。有兩種方法可以做到這一點，凌亂的方式和干凈的方式。這是混亂的方式：

一切都焊接好后，用永久性記號筆標出需要發生斷裂的地方。

繼續用一對塑料修剪器切割斷裂處，有些區域會變得棘手和脆弱 - 為此小心地使用鋒利的刀片。

第 5 步：準備和焊接 Arduino

在焊接 arduino 之前，請務必移除 3x2 排接頭，這可以通過拆焊它們或只是修剪接頭來完成 - 這是為了在 arduino 和超聲波傳感器之間創造更多間隙。

用電工膠帶蓋住 Mini-USB 端口，以防止任何意外短路接觸超聲波傳感器的背面或任何其他裸露的電線。這將防止損壞arduino！?

翻轉 Arduino 并在背面放置一段電工膠帶，以防止跳線短路。確保將膠帶切成一定寬度，以免妨礙接頭銷。

在 arduino 上滑動到頭針并將它們焊接上。注意：為了節省時間，您可以只焊接正在使用的引腳。

焊接后，連接傳感器并用電工膠帶覆蓋條板的背面，以連接電機并覆蓋焊點。

第 6 步：加載代碼

了解該過程的這一部分將幫助您了解如何將其焊接在一起。不要害怕先在面包板上試試這個！事實上，我建議您使用面包板進行試運行 - 它確實可以幫助您了解電路以及如何操作其功能。

下載Arduino 1.0.1。?

下載下面的 HPM ZIP 包，它包含兩個經過修改以適應 Arduino 1.0.1 的庫。

將 HPM 代碼包中的 Ultrasonic 和 Button 庫安裝到 Arduino 環境中。

完成后，在 Arduino 中打開代碼。

選擇arduino和串口的類型。

使用微型 USB 電纜連接 arduino，注意：?確保電池的電源已關閉！

驗證代碼，然后轉移到 arduino！?

要檢查代碼是否正常工作，請打開串行監視器以獲取范圍、電機 pwm 和距離/PWM 最大設置的位置。?

玩一玩，看看價值觀是如何變化的！

第 7 步：可選步驟

這是一個可選步驟。獲取魔術貼拉鏈帶并將其纏繞在板上，這樣可以輕松使用魔術貼帶作為通過帶子將其連接到身體的一種方式?；蚴褂?3D CAD 和打印開發您自己的房屋。

第 8 步：視頻和建議用途

建議用途（建議使用的圖片來）：

把它粘在你的額頭上，然后在房子周圍散步

將它粘在你的腿上，在膝蓋上方或下方，看看你在家具周圍的感覺如何。

試著把它系在你的腰上，也許系在腰帶上？?

把它貼在你的背上，看看人們從后面走上來的樣子！

第 9 步：下一級：定制 PCB 和 3D 打印外殼

定制 PCB 以適應組件并安裝在 3D 打印外殼內。印刷電路板的設計適合本說明書開頭列出的組件。這應該有望使建設更快，更容易。定制 PCB 已作為 Gerber 文件包含在 .zip 和 3D 打印外殼中作為 STL 文件。gerber 文件仍有一些問題，但它們已經過測試和打印，所以請根據需要調整它們！如有任何問題，請提出，我會看看我能提供什么幫助！

?