Schwere ASD-Fernbedienung - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Im 1. Master Elektromaschinenbau werden die Studierenden herausgefordert, einen Roboter für das Projekt des Studiengangs Mechatronik von Professor Bram Vanderborght zu bauen. Als Team von drei Mädchen haben wir uns entschieden, die Gelegenheit zu nutzen, mit jungen Erwachsenen mit schwerem Autismus zu arbeiten. "Make your choice" ist ein Projekt in Zusammenarbeit mit Parhélie Brussels, einem privaten Institut für Kinder und Erwachsene mit Autismus, Psychose oder schweren Neurotikern. Ziel ist es, ein Gerät zu entwickeln, das jungen Erwachsenen mit schwerer ASD (Autismus-Spektrum-Störung) im Alter von 12 bis 18 Jahren die Möglichkeit gibt, mit Computern zu kommunizieren. Da die jungen Erwachsenen nicht sprechen, soll das Gerät ihnen auch helfen, mit Menschen zu interagieren. Pflegende müssen künftig nicht mehr im Namen der jungen Erwachsenen wählen, sondern die jungen Erwachsenen können eigenständig Entscheidungen treffen. Das Hauptziel ist, dass sie in der Lage sind, selbst ein Lied oder eine Dinner-Option auszuwählen, die auf den Computerbildschirmen angezeigt werden.

Da es interessant ist, das Projekt in anderen zukünftigen Projekten wiederzuverwenden, wird die Möglichkeit einer Erweiterung berücksichtigt. Die Codierung der Computer-App erfolgt so, dass die Auswahlmöglichkeiten beliebig erweitert werden können.

Bei der Gestaltung ist zu berücksichtigen, dass die Kinder leicht ablenkbar sind, nicht sehr gut motorisch sind und wahrscheinlich versuchen werden, das Gerät zu zerstören. Es wurde eine Box entworfen, in der die gesamte Elektronik untergebracht werden kann. Zum Schutz vor Erschütterungen wird der Akku in einer separaten Box aufbewahrt und die elektronischen Komponenten auf eine Platine gelötet.

Schritt 1: Erstes Design

Bevor Sie über elektronische Komponenten für das Projekt nachdenken, ist es gut, ein erstes Design der Box zu entwickeln. Da die Elektronik in die Box passen muss, die Box jedoch nicht zu groß für die Verwendung als Fernbedienung werden darf, ist es ein Versuch und Irrtum Prozess, um passende Abmessungen zu finden. Mit Hilfe des Programms Autodesk Inventor Professional 2018 wird eine erste Idee entworfen. So kann der zur Verfügung gestellte Platz für alle benötigten Komponenten bei der Suche im Internet berücksichtigt werden.

Die Box fungiert als Fernbedienung mit 3 Tasten, um zwischen den auf dem Computerbildschirm angezeigten Optionen zu wählen. Die 2 äußeren Tasten fungieren als Steuertasten, um zwischen den jungen Erwachsenen mit schwerem Autismus zu wechseln. Es ist von großer Bedeutung, dass die Box nicht zu komplex und ablenkend ist und immer die gleiche Farbkonvention beibehalten wird. Mittels eines Beschleunigungssensors wird das linke RGB Die LED-Taste zeigt immer eine blaue Farbe und die rechte immer eine rote Farbe, egal wie die Fernbedienung ausgerichtet ist. Die Farben sind die ganze Zeit sichtbar und verschwinden für einige Sekunden, wenn eine Taste gedrückt wird. Gleichzeitig mit der Tastenbetätigung gibt der Piezobuzzer ein Geräusch von sich und die Vibrationsmotoren lassen die Box in den Händen des Kindes vibrieren. Um die Aktion der Schaltflächen mit der Computer-App zu verknüpfen, werden die Signale über eine WLAN-Verbindung an die App gesendet.

Die Endbox hat eine einfache, rechteckige Form, mit 3 Löchern für die Tasten (obere Box), 2 Löchern (vorne und hinten) zum Anschluss des Ladegeräts und Redbear Duo und 4 sehr kleinen Löchern, die auf beiden Seiten verteilt sind, um sicherzustellen, dass die das Geräusch des Piezobuzzers ist wahrnehmbar. Die Kanten der Box sind abgerundet, um zu verhindern, dass die jungen Erwachsenen sich oder andere verletzen können.

Schritt 2: Holen Sie sich Ihre Komponenten

Du wirst brauchen:

- 3D-Drucker (kann im öffentlichen FABlab Brüssel zugegriffen werden)Wir haben die Drucker verwendet, die für Studenten der Elektromechanik an der VUB zur Verfügung stehen.

- Lötkolben und Lot

- Colorfabb XT - klares Material für den 3D-DruckErhältlich unter:

- Redbear DuoInformationen: https://redbear.cc/duo Kaufen bei: https://www.antratek.com/redbear-duo Preis: 30 €, 13Die Betriebsspannung des Redbear Duos beträgt 3, 3 V. Die anderen elektrischen Komponenten benötigen so zu wählen, dass sie mit 3, 3 V arbeiten können.

- Grüne (optionale) LED-Arcade-TasteInformationen: https://www.adafruit.com/product/3487Kaufen bei: https://www.sossolutions.nl/ Preis: 4, 55 €

- 2 RGB-LED-Tasten (Widerstände zum Anschluss an die Leiterplatte)Kaufen bei: https://www.aliexpress.com/item/ONPOW-22mm…Preis: 18 €

- Beschleunigungsmesser ADXL345 Informationen: https://www.sparkfun.com/products/9836Kaufen Sie bei: https://www.antratek.nl/tri-axis-adxl345-breakoutPreis: 21, 75 €Dies ist ein digitaler 3-Achsen-Beschleunigungsmesser, der verbraucht nicht viel Strom. Wir möchten, dass der Akku so lange wie möglich hält.

- Li-IonBattery 1200 mAhInformationen: https://www.adafruit.com/product/258 Kaufen bei: https://www.kiwi-electronics.nl/lithium-ion-polym…Preis: € 11, 95A Li-ion Batterie gewählt wurde, obwohl dies nicht die sicherste Batterieart ist, da die Fernbedienung per Micro-USB geladen werden muss. Andernfalls müssen die Pflegekräfte die Box immer öffnen, um die Batterien zu wechseln.

- BatterieladegerätInformationen: https://www.adafruit.com/product/259 Kaufen bei: https://www.kiwi-electronics.nl/usb-li-ion-lipoly…Preis: € 14, 90

- PiezobuzzerInformation: https://www.adafruit.com/product/1739 Kaufen bei: https://www.adafruit.com/product/1739 Preis: 1,25€

- 2 Vibrationsmotoren (Zusammen mit einem Widerstand und Transistor verbunden)Informationen: https://www.adafruit.com/product/1201 Kaufen Sie bei: https://www.kiwi-electronics.nl/vibrating-mini-mo…Price: 2 €, 50

- Leiterplatte (PCB) zum Einstellen der elektrischen Komponenten

- Widerstände4 Widerstände von 150 Ohm (2 für jede RGB-Arcade-Taste)2 Widerstände von 4,7 kOhm (für den Beschleunigungsmesser)3 Widerstände von 10 kOhm (1 für jede Taste)1 Widerstand von 100 Ohm (für die Vibrationsmotoren) 1 PN2222 Transistor (für die Vibrationsmotoren)

- Schrauben2 M2, 5x8 Schrauben für die Platine der Komponenten5 M3x8 Schrauben für die Unterseite der Box (4) und die Unterseite der Batteriebox (1)4 M2, 5x8 Schrauben für die Unterseite der Vibrationsboxen (2 für jede Kiste)

Für den Programmierteil wurde Java in Eclipse verwendet, um die App zu programmieren. Das Redbear Duo wurde mit Arduino IDE programmiert.

Schritt 3: Löten Sie elektronische Komponenten auf der Platine

Um alle Komponenten auf einer Platine zu löten, müssen die Verbindungen mit dem Redbear Duo bekannt sein. Diese Verbindungen können im ersten Bild visualisiert werden. Alle im Projekt verwendeten Komponenten sind mit den Input/Output-Pins des Redbear Duo verbunden. Um die Tasten und Vibrationsmotoren anzuschließen, werden Widerstände und Transistoren benötigt. Diese Teile können in den anderen 3 Bildern visualisiert werden. Um zu wissen, welche Widerstände und Transistoren verwendet werden und wo sie platziert sind, finden Sie in diesen Bildern ein Schema und zusätzliche Hinweise.

Randnotiz: Die in den Bildern angegebenen Ports sind die im Projekt verwendeten. Es ist möglich, verschiedene Ports zu wählen. Es müssen nur einige Einschränkungen berücksichtigt werden: Die SDA- und SCL-Ports des Beschleunigungsmessers müssen jeweils mit Pin D0 und Pin D1 des Redbear Duo verbunden werden. Der Summer und die Vibrationsmotoren müssen an einen PWM-Pin angeschlossen werden.

Die Anschlussanleitung für den Beschleunigungsmesser finden Sie auf der Website von Sparkfun. Die verwendete Kommunikation ist I2C.

Schritt 4: 3D-Druck-Fernbedienung

Sobald das Design verbessert ist, kann die Box in 3D gedruckt werden. Für das Endprodukt müssen 5 verschiedene Teile bedruckt werden:- der Boden der Box- die Form der Box- die Befestigungsplatte der Batteriebox- die Befestigungsplatten der Vibrationsboxen (2)

Der Prototyp wurde mit einem Ultimaker 2 3D-Drucker entworfen. Das für alle Komponenten verwendete Material ist ColorFabb XT.

Schritt 5: Programmieren Sie das Redbear Duo

Während das Design der Box verbessert und gedruckt wird, kann der Mikrocontroller programmiert werden.

Die meisten Ein-/Ausgangspins, die zum Anschluss der Komponenten an das Redbear Duo verwendet werden, werden bereits in Schritt 3 erklärt. Der Rest ist im Code zu finden.

Wie bereits erwähnt, müssen die Farben der äußeren Tasten je nach Ausrichtung der Box angepasst werden. Aus diesem Grund wird ein Beschleunigungsmesser verwendet. Im Code ändert sich die Farbe, wenn die x-Koordinate des Beschleunigungsmessers größer als 50 ist. Dies hängt davon ab, wie der Beschleunigungsmesser in der Box platziert ist. Überprüfen Sie unbedingt den Wert der x-Koordinate in Ihrem Gerät und passen Sie den Code bei Bedarf an. Die benötigte Bibliothek zum Auslesen der Werte des Beschleunigungsmessers finden Sie auf der in Schritt 3 erwähnten Website von Sparkfun.

Um den Akku zu schonen, wenn das Gerät nicht verwendet wird, können das WLAN und die LED-Leuchten ausgeschaltet werden. Wenn die Box auf die rechte Seite gestellt wird und die beiden äußeren Knöpfe gedrückt werden, schaltet die Box ab. Um die Box aufzuwecken, müssen die äußeren Tasten gedrückt werden (die Ausrichtung spielt bei dieser Aktion keine Rolle). Für diesen Schritt überprüfen Sie am besten den Wert der y-Koordinate, wenn die Box auf der rechten Seite platziert ist, und passen Sie sie bei Bedarf an.

Schritt 6: Erstellen Sie die App

Um die Bedienung der Fernbedienung zu vereinfachen, wurde eine App in Java erstellt. Die App kann über eine WiFi-Verbindung mit der Fernbedienung kommunizieren. Mit den von der Fernbedienung empfangenen Informationen scrollt die App durch die Optionen und wählt auf diese Weise Bilder aus oder spielt Lieder ab. Da das Programm erweiterbar sein muss, können Namen und Kategorien hinzugefügt werden.

Im ersten Feld muss der Name des jungen Erwachsenen ausgewählt werden, der die Fernbedienung verwenden wird. Über das Textfeld und die Schaltflächen am unteren Rand des Panels können Namen hinzugefügt oder gelöscht werden.

Nach Auswahl des Namens des jungen Erwachsenen muss die Kategorie gewählt werden. Wenn die Kategorie 'Musik' ausgewählt ist, wird ein Lied abgespielt, wenn eine Auswahl bestätigt wird.

Der letzte Bildschirm ist der einzige Bildschirm, den der junge Erwachsene sieht, und dies ist auch der einzige Bildschirm, der mit der Fernbedienung gesteuert werden kann. Sie können durch die Bilder scrollen, indem Sie nach links oder rechts gehen. Wird eine Auswahl durch Drücken der mittleren Taste auf der Fernbedienung bestätigt, erscheint ein grüner Rahmen um das Bild. An dieser Stelle ist es nicht möglich, zu verschiedenen Optionen zu scrollen. Durch erneutes Drücken der Bestätigungstaste wird eine Auswahl abgewählt.

Die Fenster "Datei hinzufügen" und "Datei löschen" können verwendet werden, um Bilder hinzuzufügen und zu löschen. Beim Hinzufügen von Dateien in der Kategorie Musik müssen zwei Schritte befolgt werden. Im ersten Popup-Fenster kann das Bild ausgewählt werden, das auf dem Bildschirm angezeigt werden soll. Im zweiten Popup-Fenster muss der zu diesem Bild gehörende Song ausgewählt werden. Der ausgewählte Song muss im MP3-Format vorliegen.

Um eine Datei zu löschen, muss der Name des Bildes in der Liste ausgewählt werden, die beim Drücken der Schaltfläche "Datei löschen" erscheint.

Schritt 7: Montieren Sie die Box

Als letzten Schritt muss die Box zusammengebaut werden. - Um der Box zusätzliche Festigkeit zu verleihen, wird auf der Innenseite zwischen den Knöpfen Schaumstoff verwendet. Beachten Sie, dass die Drähte der Tasten auch etwas Platz benötigen! - Der Akku wird in die Akkubox eingelegt und die Akkufixierung darauf geschraubt. - Die Vibrationsmotoren sind mit einer dünnen Klebeschicht ausgestattet, mit der sie in den Vibrationsmotorgehäusen befestigt werden können. Da die Boxen winzig sind, kann man mit einem Lineal oder einem kleinen Gegenstand die Motoren etwas besser an die Seiten der Box drücken. Bei fixierten Motoren können die Boxen auch mittels Fixierungen und Schrauben verschlossen werden. - Die Drähte von den Tasten und Vibrationsmotoren werden mit der Platine verbunden. - Die Platine kann mit Hilfe von Schrauben mit den 3D-gedruckten Seitensäulen verbunden werden. Die Montage der Platine muss so erfolgen, dass Redbear Duo und Ladegerät richtig in der Box (in der Nähe der Löcher) positioniert sind.- Schließlich wird der Boden der Box an den Säulen in den Ecken montiert mittels Schrauben.

Herzliche Glückwünsche! Am Ende dieses Schrittes ist es Ihnen gelungen, die Fernbedienung für junge Erwachsene mit schwerem Autismus neu zu gestalten. In dieser Phase des Projekts empfiehlt es sich zu testen, ob alles wie gewünscht funktioniert. Viel Glück und Spaß!