Somatic - Datenhandschuh für die reale Welt - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

Neodym-Zylindermagnete mit 4 mm Durchmesser Neodym-Zylindermagnete mit 4 mm DurchmesserDie Somatic ist eine tragbare Tastatur und Maus, die bequem und unauffällig ist und den ganzen Tag getragen werden kann. Es ist mit der gesamten Hardware ausgestattet, um Handzeichen und Bewegungen in Aktionen zu übersetzen, wie die somatische Komponente eines Zauberspruchs in Dungeons and Dragons.

Die aktuellsten Designdateien, Codes und Dienstprogramme finden Sie auf der Projektseite auf GitHub.

Jeder Fingerknöchel hat einen Hall-Sensor und das erste Segment jedes Fingers hat einen Magneten. Das Beugen eines Fingers schwenkt seinen Magneten aus der Position, sodass der Somatic Ihre Hand abbilden kann.

Eine EM7180SFP-IMU in Daumennähe bietet 9-Grad-Tracking. Auf diese Weise können Sie schließlich einen Mauszeiger durch Zeigen bewegen und Buchstaben eingeben, indem Sie sie in die Luft zeichnen.

Der Somatic ist noch ein Projekt im Frühstadium und wird für erfahrene Hersteller eine Herausforderung darstellen.

Die Prioritäten des Somatic-Projekts sind:

• Steuern Sie jeden tragbaren Computer mit einem Heads-up-Display
• Sofort einsatzbereit den ganzen Tag, ohne Internet
• Verursacht keine Ermüdung oder stört andere Aufgaben
• Schnell genug, um eine schnelle Suche in weniger als 10 Sekunden durchzuführen

Der Somatic wird nicht:

• Reproduzieren Sie Ihre Hand im 3D-Raum
• Lassen Sie auf einer virtuellen Tastatur tippen
• Beliebige Cloud-Dienste nutzen

Das Somatic-Projekt ist MIT-lizenziert, Copyright 2019 Zack Freedman und Voidstar Lab.

Danke an Alex Glow für die Modellierung des Somatic!

Lieferungen

• 4x dreiadrige JST-Kabelbäume
• 4x A3144 Hallsensoren
• Mindestens 4 10 mm x 4 mm Neodym-Zylindermagnete
• Ein Paar Halbhandschuhe für Gewichtheber
• 1/8" Paracord
• 1/8" oder 3/16" Schrumpfschlauch
• PLA- oder PETG-Filament
• TPU-Filament
• 4x 6mm M2.5 Schrauben
• 4x 8mm M2.5 Schrauben
• 8x M2,5 Muttern
• 1x 303040 Li-Ion-Akku
• Elektronische Komponenten (siehe Schema im Depot)
• Stripboard
• Lot
• Litze, vorzugsweise silikonisoliert und flexibel
• Busdraht, zum Aufbau von Stripboard-Schaltungen
• Empfohlen: Schaufensterpuppe Hand

Sie müssen Zugang zu einem Drucker haben, der sowohl ein starres Material wie PLA als auch ein flexibles Material wie TPU drucken kann.

Schritt 1: Schritt 1: Konstruieren Sie die Hall-Sensoren

Klonen Sie das Somatic GitHub-Repository oder laden Sie es herunter und laden Sie Ihren 3D-Drucker mit starrem Filament.

Drucken:

• 4x Hallenhalter.stl
• 4x Hallendeckel.stl

Klemmen Sie die Kabel eines A3144-Sensors auf etwa 3 mm ab.

Stecken Sie es in den Stecker eines JST-Kabelbaums, wie oben gezeigt. Beachten Sie die Ausrichtung des Sensors und des Steckers.

Fädeln Sie den Kabelbaum wie abgebildet durch einen Hall-Halter. Der Stecker und der Sensor sollten unten herausragen und vollständig im Hall-Halter versenkt sein.

Schneiden Sie einen Abschnitt des Paracords von ungefähr der gleichen Länge wie das Kabel des JST-Kabelbaums ab. Entfernen Sie die inneren Saiten und schieben Sie das "ausgenommene" Paracord über den Draht.

Schneiden Sie ein ca. 10 mm langes Stück Schrumpfschlauch ab und fädeln Sie es ganz nach unten, fast ganz in den Hall-Halter. Schrumpfen Sie es so, dass es die Fasern des Paracords versiegelt, und schieben Sie es in den Hall Holder. Es sollte eng anliegen.

Schneiden Sie ein weiteres Stück Schrumpfschlauch von etwa 10 mm Länge ab und verwenden Sie es, um das andere Ende des Paracords zu versiegeln, wobei etwa 20 mm freier Draht übrig bleiben. Das gebündelte Paracord schirmt die Drähte ab, ohne Ihre Bewegung einzuschränken.

Drücken Sie eine Hall-Abdeckung auf den Hall-Halter, um den Sensor und den Stecker im Inneren abzudichten. Die Reibung sollte es an Ort und Stelle halten, aber du musst möglicherweise einen Klecks Kleber auftragen.

Wiederholen Sie dies dreimal, um Ihren Satz von Hall-Sensoren zu erstellen.

Schritt 2: Schritt 2: Konstruieren Sie die IMU

Drucken Sie mit starrem Filament:

• 1x IMU-Halter.stl
• 1x IMU Cover.stl

Lötdrähte an die VCC-, SDA- und SCL-Pads des EM7180SFP-Moduls. Löten Sie einen weiteren Draht an GND und überbrücken Sie ihn mit dem SA0-Pad. Das Pad Host_Int wird nicht verwendet. Ich empfehle dringend, die Drähte farblich zu kennzeichnen, um spätere Verwechslungen zu vermeiden.

Setzen Sie die IMU-Baugruppe wie bei den Hall-Sensoren in den IMU-Halter ein, legen Sie sie mit dem Boden aus, ummanteln Sie die Drähte mit entkerntem Paracord und wenden Sie einen Schrumpfschlauch an.

Drücken oder kleben Sie die IMU-Abdeckung auf die IMU-Halterbaugruppe.

Schritt 3: Schritt 3: Magnete zusammenbauen und Handschuhelemente montieren

Drucken Sie mit starrem Filament insgesamt vier Magnethalter. Die benötigten Größen (Kurz, Mittel und Groß) hängen von der Größe Ihres Handschuhs ab. Versuchen Sie, an jedem Finger den längsten Magnethalter zu verwenden, der zwischen Ihren Knöchel und das Ende des Handschuhs passt.

Die Magnethalter benötigen kein Stützmaterial.

Setzen Sie noch keine Magnete in die Magnethalter ein!

Legen Sie den linken Handschuh auf Ihre Hand. Der richtige Handschuh wird in diesem Projekt nicht verwendet.

Bewegen Sie Finger für Finger, platzieren Sie eine Hall-Sensor-Baugruppe und einen Magnethalter und markieren Sie ihre Positionen.

• Der Sensor und der Magnethalter sollten sich bei möglichst geöffneter Hand fast berühren.
• Weder der Sensor noch der Magnethalter sollten sich an Ihrem Knöchel befinden, wenn Sie eine feste Faust machen.
• Es ist wichtiger, dass sich Sensor und Magnethalter nicht an Ihrem Fingerknöchel befinden, als dass sie nahe beieinander liegen.

Markieren Sie eine Position für die IMU über Ihrem Daumen.

Ziehen Sie den Handschuh aus und legen Sie ihn auf Ihre Schaufensterpuppenhand, wenn Sie einen haben. KEINEN KLEBER AUF ETWAS TRAGEN, DAS SIE TRAGEN!

Tragen Sie Kontaktkleber auf die Unterseite jedes Magnethalters, der Hall-Sensor-Baugruppe und der IMU-Baugruppe auf. Tragen Sie Kontaktkleber auf die markierten Bereiche des Handschuhs auf. Lassen Sie den Kleber einwirken und montieren Sie Ihren Handschuh. Lassen Sie dem Kleber viel Zeit, um auszuhärten.

Ich empfehle dringend Kontaktzement zu verwenden. Es ist der einzige Klebstoff, den ich verwendet habe, der PLA stark an Stoff und Leder bindet.

Schritt 4: Schritt 4: Montieren Sie die Elektronik

Drucken Sie Body.stl mit starrem Filament. Es erfordert Stützmaterial.

Implementieren Sie die im Schaltplan angegebene Schaltung. Ich wünschte, ich könnte eine bessere Anleitung für diesen Schritt geben, aber ich habe kein gutes Dienstprogramm zum Diagramm von Stripboard-Schaltungen gefunden. Irgendwann werde ich dies durch eine benutzerdefinierte Platine ersetzen.

Sie müssen die Hauptplatine auf einem Stück Perfboard 36 mm x 46 mm mit einem Ausschnitt für den Teensy bauen. Es wird eng.

Der Vibrationsmotor und seine Treiberschaltung passen in das linke Fach und das Bluetooth Mate passt in das rechte Fach. Alle anderen Komponenten – Teensy, Akku, Laderegler und andere Elektronik – passen in das zentrale Fach.

Sobald Sie die Passform bestätigt haben, löten Sie die Hall-Sensoren und die IMU auf die Platine.

Testen Sie die gesamte Elektronik gründlich, bevor Sie fortfahren!

Schritt 5: Schritt 5: Endmontage

Drucken Sie mit starrem Filament:

• 1x Typenschild.stl
• 2x Kosmetikteller.stl
• 1x Top Plate.stl
• 1x Netzschalter

Keines dieser Teile erfordert Stützmaterialien.

Drucken Sie mit flexiblem Filament:

• 1x Schnallenriemen.stl
• 1x Holey Strap.stl
• 1x Loop Brother.stl

Die Strap-Komponenten benötigen Stützmaterial. Es ist in Ordnung, wenn ihr Entfernen schlampige Oberflächen hinterlässt - die unterstützten Bereiche sind im Körper des Armbands verborgen.

Stecken Sie eine 2,5-mm-Mutter in jede der vier Taschen um das mittlere Fach herum. Trage eine kleine Menge Kontaktzement auf jede Nuss auf, damit sie nicht herausfällt.

Montieren Sie den Handschuh:

1. Verwenden Sie Zap-a-Gap oder einen anderen hochwertigen Cyanacrylatkleber, um das Typenschild und die Kosmetikschilder auf der oberen Platte zu befestigen. Lassen Sie den Kleber aushärten.
2. Setzen Sie den Netzschalter auf den SPDT-Schalter.
3. Montieren Sie die obere Platte. Es sollte einrasten. Achten Sie darauf, die Hall- und IMU-Sensorkabel in ihre Kanäle zu führen und zu verhindern, dass sie gekreuzt oder eingeklemmt werden.
4. Bringen Sie vier 6-mm-M2,5-Schrauben in die vier Löcher um das Typenschild herum an. Sie sollten mit den Muttern zusammenpassen, die Sie zuvor installiert haben.
5. Fädeln Sie die Schlaufe auf den Schnallenriemen.
6. Führen Sie die Riemenelemente in die Kerben an den Seiten der Armbandeinheit ein. Verwenden Sie die restlichen Schrauben und Muttern, um sie zu befestigen. Die linke Seite ist dicker als die rechte Seite und benötigt die längeren 8mm Schrauben.
7. Fertig ist Ihr Somatic-Handschuh!

Schritt 6: Was kommt als nächstes?

Das Somatic-Projekt ist in Arbeit. Das Ziel besteht darin, Muster von jedem Buchstaben zu erfassen, damit ein lokal auf dem Handschuh ausgeführtes TensorFlow Lite-Modell Handschrift erkennen kann. Dies ist noch ein weiter Weg, aber Sie können die mitgelieferte Firmware installieren, um Daten über Bluetooth oder USB zurück auf einen Computer zu streamen.

Das Trainingsprogramm ist voll funktionsfähig und kann schnell viele Testgesten erfassen. In Kürze werde ich die Möglichkeit hinzufügen, ein neuronales Netzwerk anhand der gesammelten Daten zu trainieren und das Modell auf den Handschuh zu übertragen.

Danke fürs Mitmachen! Ich kann es kaum erwarten zu sehen, wohin Sie das Somatic-Projekt bringen.