Walking Guide zur Verbesserung der Mobilität von sehbehinderten Menschen - Gunook
Walking Guide zur Verbesserung der Mobilität von sehbehinderten Menschen - Gunook

Inhaltsverzeichnis:

Anonim
Wanderführer zur Verbesserung der Mobilität von Sehbehinderten
Wanderführer zur Verbesserung der Mobilität von Sehbehinderten
Wanderführer zur Verbesserung der Mobilität von Sehbehinderten
Wanderführer zur Verbesserung der Mobilität von Sehbehinderten

Das Ziel des instructable ist es, einen Wanderführer zu entwickeln, der von behinderten Menschen, insbesondere von Sehbehinderten, verwendet werden kann. Das instructable beabsichtigt zu untersuchen, wie der Wanderführer effektiv eingesetzt werden kann, damit die Designanforderungen für die Entwicklung dieses Wanderführers formuliert werden können. Um das Ziel zu erfüllen, hat dieses instructable die folgenden spezifischen Ziele.

  • Entwerfen und Implementieren des Brillenprototyps, um sehbehinderte Menschen zu führen
  • Entwicklung eines Wanderführers zur Reduzierung von Kollisionen mit Hindernissen für sehbehinderte Menschen
  • Entwicklung einer Methode zur Schlaglocherkennung auf der Fahrbahn

Drei Distanzmesssensoren (Ultraschallsensor) werden in der Gehhilfe verwendet, um das Hindernis in jeder Richtung, einschließlich vorne, links und rechts, zu erkennen. Darüber hinaus erkennt das System die Schlaglöcher auf der Fahrbahn mithilfe von Sensoren und Convolutional Neural Network (CNN). Die Gesamtkosten unseres entwickelten Prototyps betragen etwa 140 US-Dollar und das Gewicht beträgt etwa 360 g einschließlich aller elektronischen Komponenten. Die für den Prototyp verwendeten Komponenten sind 3D-gedruckte Komponenten, Himbeer-Pi, Himbeer-Pi-Kamera, Ultraschallsensor usw.

Schritt 1: Benötigte Materialien

Benötigte Materialien
Benötigte Materialien

  • 3D-gedruckte Teile

    1. 1 x 3D gedruckter linker Bügel
    2. 1 x 3D gedruckter rechter Bügel
    3. 1 x 3D gedruckter Hauptrahmen

  • Elektronik und mechanische Teile

    1. 04 x Ultraschallsensor (HC-SR04)
    2. Raspberry Pi B+ (https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-3-model-b-plus/)
    3. Raspberry Pi Kamera (https://www.raspberrypi.org/products/camera-module-v2/)Lithium-Ionen-Akku
    4. Drähte
    5. Kopfhörer

  • Werkzeuge

    1. Heißkleber
    2. Gummiriemen (https://www.amazon.com/Belts-Rubber-Power-Transmis…

Schritt 2: 3D-gedruckte Teile

3D-gedruckte Teile
3D-gedruckte Teile
3D-gedruckte Teile
3D-gedruckte Teile
3D-gedruckte Teile
3D-gedruckte Teile

Der Brillenprototyp wird in SolidWorks (3D-Modell) unter Berücksichtigung der Abmessungen der einzelnen elektronischen Komponenten modelliert. Bei der Modellierung wird der vordere Ultraschallsensor in der Brille positioniert, um nur die vorderen Hindernisse zu erkennen, der linke und der rechte Ultraschallsensor werden auf 45 Grad vom Brillenmittelpunkt eingestellt, um Hindernisse innerhalb der Schulter und des Arms des Benutzers zu erkennen; ein weiterer Ultraschallsensor ist zum Boden hin positioniert, um Schlaglöcher zu erkennen. Die Rpi-Kamera ist im Mittelpunkt der Brille positioniert. Darüber hinaus ist der rechte und linke Bügel der Brille so konzipiert, dass sie den Raspberry Pi bzw. den Akku positionieren. Die SolidWorks- und 3D-gedruckten Teile werden aus verschiedenen Ansichten gezeigt.

Wir haben 3D-Drucker verwendet, um das 3D-Modell der Brille zu entwickeln. 3D-Drucker können einen Prototyp bis zu einer maximalen Größe von 34,2 x 50,5 x 68,8 (L x B x H) cm entwickeln. Außerdem ist das Material, das verwendet wird, um das Modell der Brille zu entwickeln, Polymilchsäure (PLA)-Filament, und es ist leicht erhältlich und kostengünstig. Alle Teile der Brille werden im eigenen Haus hergestellt und der Montageprozess kann problemlos durchgeführt werden. Für die Entwicklung des Brillenmodells wird eine Menge an PLA mit Trägermaterial von ca. 254gm benötigt.

Schritt 3: Zusammenbau der Komponenten

Zusammenbau der Komponenten
Zusammenbau der Komponenten
Zusammenbau der Komponenten
Zusammenbau der Komponenten
Zusammenbau der Komponenten
Zusammenbau der Komponenten

Alle Komponenten sind montiert.

  1. Setzen Sie den Himbeer-Pi in die 3D-gedruckte rechte Schläfe ein
  2. Legen Sie die Batterie in die 3D-gedruckte linke Schläfe ein
  3. Setzen Sie die Kamera vor dem Hauptrahmen ein, wo das Loch für die Kamera erstellt wird
  4. Setzen Sie den Ultraschallsensor in das angegebene Loch ein

Schritt 4: Hardwareverbindungen

Hardware-Anschlüsse
Hardware-Anschlüsse
Hardware-Anschlüsse
Hardware-Anschlüsse
Hardware-Anschlüsse
Hardware-Anschlüsse

Die Verbindung jeder Komponente wird mit dem Himbeer-Pi abgebildet und gezeigt, dass der Trigger- und Echo-Pin des Frontsensors mit GPIO8- und GPIO7-Pin des Himbeer-Pi verbunden ist. Die GPIO14 und GPIO15 verbinden den Trigger- und Echo-Pin des Schlaglocherkennungssensors. Der Akku und der Kopfhörer sind mit Micro-USB-Strom und dem Audio-Klinkenanschluss von Raspberry Pi verbunden.

Schritt 5: Benutzerprototyp

Benutzerprototyp
Benutzerprototyp

Ein blindes Kind trägt den Prototyp und fühlt sich glücklich, in der Umgebung ohne Kollision mit Hindernissen zu gehen. Das Gesamtsystem vermittelt ein gutes Erlebnis beim Testen mit Sehbehinderten.

Schritt 6: Fazit und Zukunftsplan

Das Hauptziel dieses instructable ist es, einen Wanderführer zu entwickeln, um sehbehinderten Menschen zu helfen, unabhängig in Umgebungen zu navigieren. Das Hinderniserkennungssystem zielt darauf ab, das Vorhandensein von Hindernissen in der Umgebung in den Richtungen nach vorne, links und rechts anzuzeigen. Das Schlaglocherkennungssystem erkennt die Schlaglöcher auf der Fahrbahn. Der Ultraschallsensor und die Rpi-Kamera werden verwendet, um die reale Umgebung des entwickelten Wanderführers zu erfassen. Aus den Daten der Ultraschallsensoren wird der Abstand zwischen Hindernis und Benutzer berechnet. Die Schlaglochbilder werden anfänglich unter Verwendung eines konvolutionellen neuronalen Netzes trainiert und die Schlaglöcher werden durch jedes Mal Aufnehmen eines einzelnen Bildes erkannt. Anschließend wird der Prototyp des Wanderführers mit einem Gewicht von ca. 360 g inklusive aller elektronischen Komponenten erfolgreich entwickelt. Die Benachrichtigung der Benutzer bei Vorhandensein von Hindernissen und Schlaglöchern erfolgt durch Audiosignale per Kopfhörer.

Basierend auf den theoretischen und experimentellen Arbeiten, die während dieser Anleitung durchgeführt wurden, wird empfohlen, weitere Forschungen durchzuführen, um die Effizienz des Wanderführers zu verbessern, indem die folgenden Punkte angesprochen werden.

  • Der entwickelte Wanderführer wurde durch die Verwendung mehrerer elektronischer Komponenten etwas sperrig. Zum Beispiel wird der Himbeer-Pi verwendet, aber nicht alle Funktionalitäten des Himbeer-Pi werden hier verwendet. Daher kann die Entwicklung eines anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises (ASIC) mit den Funktionen des entwickelten Wanderführers die Größe, das Gewicht und die Kosten des Prototyps reduzieren
  • In der realen Umgebung sind einige kritische Hindernisse, denen sehbehinderte Menschen ausgesetzt sind, Höcker auf der Straßenoberfläche, Treppensituationen, Straßenoberflächenglätte, Wasser auf der Straßenoberfläche usw. Der entwickelte Wanderführer erkennt jedoch nur die Schlaglöcher auf der Straße Oberfläche. Daher kann die Verbesserung des Wanderführers unter Berücksichtigung anderer kritischer Hindernisse zur weiteren Forschung zur Unterstützung sehbehinderter Menschen beitragen
  • Das System kann das Vorhandensein von Hindernissen erkennen, jedoch nicht die Hindernisse kategorisieren, die für Sehbehinderte bei der Navigation unerlässlich sind. Eine semantische pixelweise Segmentierung der Umgebung kann dazu beitragen, die Hindernisse in der Umgebung zu kategorisieren.