Kõndimisjuhend nägemispuudega inimeste liikuvuse suurendamiseks: 6 sammu

2025 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2025-01-13 06:57

Juhendi eesmärk on välja töötada kõndimisjuhend, mida saavad kasutada puuetega inimesed, eriti nägemispuudega inimesed. Juhendatav kavatseb uurida, kuidas kõndimisjuhendit saab tõhusalt kasutada, et saaks koostada selle kõndimisjuhendi väljatöötamise projekteerimisnõuded. Eesmärgi täitmiseks on sellel juhendil järgmised konkreetsed eesmärgid.

• Kujundada ja rakendada prillide prototüüp, et suunata nägemispuudega inimesi
• Nägemispuudega inimestele kokkupõrke takistustega kokkupõrke vähendamiseks välja töötada kõndimisjuhend
• Töötada välja tee pinnal aukude avastamise meetod

Jalutusjuhendis kasutatakse kolme kaugusemõõtmisandurit (ultraheliandurit), et tuvastada takistus igas suunas, sealhulgas ees, vasakul ja paremal. Lisaks tuvastab süsteem teepinnal olevad augud anduri ja konvolutsioonilise närvivõrgu (CNN) abil. Meie väljatöötatud prototüübi kogumaksumus on umbes 140 dollarit ja kaal koos kõigi elektroonikakomponentidega umbes 360 g. Prototüübi jaoks kasutatavad komponendid on 3D -prinditud komponendid, vaarika pi, vaarika pi kaamera, ultraheliandur jne.

Samm: vajalikud materjalid

• 3D trükitud osad

  1. 1 x 3D trükitud vasak tempel
  2. 1 x 3D trükitud parempoolne tempel
  3. 1 x 3D trükitud põhiraam

• Elektroonika ja mehaanilised osad

  1. 04 x ultraheliandur (HC-SR04)
  2. Vaarika Pi B+ (https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-3-model-b-plus/)
  3. Vaarika pi kaamera (https://www.raspberrypi.org/products/camera-module-v2/) Liitiumpatarei
  4. Juhtmed
  5. Kõrvaklapid

• Tööriistad

  1. Kuum liim
  2. Kummist vöö (https://www.amazon.com/Belts-Rubber-Power-Transmis…

2. samm: 3D -prinditud osad

Prillide prototüüp on modelleeritud SolidWorksis (3D -mudel), võttes arvesse iga elektroonikakomponendi mõõtmeid. Modelleerimisel on eesmine ultraheliandur paigutatud prillidesse, et tuvastada ainult eesmised takistused, vasak ja parem ultraheli andurid on prillide keskpunktist 45 kraadise nurga all, et tuvastada takistusi kasutaja õla ja käe sees; teine ultraheliandur on paigutatud maapinna poole, et avastada auke. Rpi kaamera on paigutatud vaatemängu keskpunkti. Lisaks on vaatemängu parem ja vasak tempel kujundatud vastavalt vaarika pi ja aku paigutamiseks. SolidWorksi ja 3D -prinditud osi näidatakse erinevast vaatest.

Vaatemängu 3D -mudeli väljatöötamiseks oleme kasutanud 3D -printerit. 3D -printer suudab välja töötada maksimaalse suurusega 34,2 x 50,5 x 68,8 (P x L x K) cm prototüübi. Lisaks on prillimudeli väljatöötamiseks kasutatav materjal polüpiimhappe (PLA) hõõgniit ning seda on lihtne hankida ja see on odav. Kõik prillide osad toodetakse kodus ja kokkupanekuprotsessi saab hõlpsasti teha. Prillimudeli väljatöötamiseks on vaja PLA koos tugimaterjaliga ligikaudu 254 g.

3. samm: komponentide kokkupanek

Kõik komponendid on kokku pandud.

1. Sisestage vaarika pi 3D -prinditud paremasse templisse
2. Sisestage aku 3D -prinditud vasakpoolsesse templisse
3. Asetage kaamera põhiraami ette, kus kaamera jaoks on auk tehtud
4. Sisestage ultraheliandur ettenähtud auku

Samm: riistvaraühendused

Iga komponendi ühendus on kaardistatud vaarika pi abil ja näidatud, et esianduri päästik ja kajapulk on ühendatud vaarika pi GPIO8 ja GPIO7 tihvtiga. GPIO14 ja GPIO15 ühendavad aukude avastamise anduri päästiku ja kajapoldi. Aku ja kõrvaklapid on ühendatud Micro USB toite ja vaarika pi helipistikupesaga.

Samm: kasutaja prototüüp

Pimedad lapsed kannavad prototüüpi ja tunnevad rõõmu, et kõnnivad keskkonnas ilma takistusteta. Üldine süsteem annab nägemispuudega inimestega katsetamisel hea kogemuse.

6. samm: järeldused ja tulevikuplaan

Selle juhendi peamine eesmärk on välja töötada kõndimisjuhend, mis aitab nägemispuudega inimestel iseseisvalt keskkonnas navigeerida. Takistuste tuvastamise süsteemi eesmärk on näidata takistuste olemasolu ümbruses ees, vasakul ja paremal. Aukude avastamise süsteem tuvastab teepinnal olevad augud. Ultraheli andurit ja Rpi -kaamerat kasutatakse välja töötatud kõndimisjuhendi reaalse maailma keskkonna jäädvustamiseks. Takistuse ja kasutaja vaheline kaugus arvutatakse ultraheliandurite andmete analüüsimisel. Aukupilte treenitakse esialgu konvolutsioonilise närvivõrgu abil ja augud tuvastatakse, jäädvustades iga kord ühe pildi. Seejärel töötatakse edukalt välja kõndimisjuhendi prototüüp, mis kaalub umbes 360 g koos kõigi elektrooniliste komponentidega. Kasutajatele teatatakse kõrvaklappide helisignaalide kaudu takistuste ja aukude olemasolust.

Selle juhendi ajal tehtud teoreetilise ja eksperimentaalse töö põhjal on soovitatav teha täiendavaid uuringuid kõndimisjuhendi tõhususe parandamiseks, käsitledes järgmisi punkte.

• Välja töötatud kõndimisjuhend muutus mitme elektroonilise komponendi kasutamise tõttu kergelt mahukamaks. Näiteks kasutatakse vaarika pi, kuid siin ei kasutata kõiki vaarika pi funktsioone. Seega võib rakendusspetsiifilise integreeritud vooluahela (ASIC) väljatöötamine koos välja töötatud kõndimisjuhendi funktsioonidega vähendada prototüübi suurust, kaalu ja maksumust
• Reaalses keskkonnas on mõned kriitilised takistused, millega nägemispuudega inimesed silmitsi seisavad, teekatted, treppide olukord, teekatte siledus, vesi teekattel jne. Kuid välja töötatud kõndimisjuhend tuvastab ainult teeaugud pinnale. Seega võib kõndimisjuhendi täiustamine, võttes arvesse muid kriitilisi takistusi, aidata kaasa nägemispuudega inimeste edasisele uurimisele
• Süsteem suudab tuvastada takistuste olemasolu, kuid ei suuda kategoriseerida takistusi, mis on nägemispuudega inimestele navigeerimisel hädavajalikud. Ümbruse semantiline pikslipõhine segmenteerimine võib aidata ümbritsevaid takistusi kategoriseerida.