"Sup - hiir kvadripleegiaga inimestele - odav ja avatud lähtekoodiga: 12 sammu (piltidega)"

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

2017. aasta kevadel küsis mu parima sõbra perekond minult, kas ma tahan Denverisse lennata ja neid projektiga aidata. Neil on sõber Allen, kellel on mägirattasõidu tagajärjel tekkinud nelipleegia. Felixiga (mu sõber) tegime kiireid uuringuid ja otsustasime ehitada Allenile "Sip-n-puff" koos juhtkangiga, et anda talle juurdepääs kõigile samadele funktsioonidele nagu tavaline hiir.

Sip-n-puff on sisendseade, mis võtab kasutaja sisendi "Sip" või "Puff" kujul (kujutage ette, et rüüpate õlgedest läbi või puhute oma joogis mullid). Siin ühendame selle juhtkangiga, et kasutajal oleks võimalik kursorit ekraanil liigutada ning Sip-n-puffi kasutatakse selliste funktsioonide jaoks nagu klõpsamine ja kerimine.

Sip-n-puff seadmed pole midagi uut ja ka juhtkangi/sip-n-puff kombinatsioonid pole liiga haruldased- Kuid sellise seadme ostmine maksab teile umbes 500 kuni 1500 dollarit! Alleni jaoks, kellel pole sissetulekuallikat, on see võimatu hind. Kuid seade ise on tegelikult väga lihtne- selles osas näitan teile, kuidas seda veidi alla 50 dollari eest ehitada!

Kõik kujundused ja kood on avatud lähtekoodiga, mis tähendab, et saate selle luua ilma mulle või Felixile sentigi maksmata! Kui soovite valmis seadet ilma tööta, valmistan selle hea meelega teie jaoks. Üksikasjad on juhendi lõpus.

Lõpuks, kuna see on avatud lähtekoodiga, leiate kõik disainifailid ja koodi GitHubist:

Kas soovite osta suppi? Teavet leiate selle juhendi lõpus.

Värskendus: aitäh kõigile, kes selle projekti poolt hääletasid! Olen üliõnnelik, et võitsin oma esimese juhendatava võistluse ja olen Amazoni kinkekaardi hästi kasutusele võtnud- ostetud tööriistad peaksid võimaldama mul tuua kvaliteetsemat sisu suuremas koguses.

Teine asi: olin meeldivalt üllatunud, kui nägin võrgus kahte artiklit, kus seda projekti mainiti! Suur tänu Hackadayle ja Open-electronics.orgile, et pidasid seda artiklit vääriliseks. Mõlema leiate allpool:

www.open-electronics.org/the-sup-low-cost-and-open-source-mouse-for-quadriplegics/

hackaday.com/2018/04/27/an-open-source-sip-and-puff-mouse-for-affordable-accessibility/

SUP -d mainiti hiljuti ka ajakirjas New Mobility Magazine. Selle artikli leiate siit:

www.newmobility.com/2018/12/the-revolution-will-be-3d-printed/

Autorid ja tänud:

Ma võlgnen tohutult tänu oma sõbrale Felixile ja tema perele selle eest, et nad mind Denverisse (kus Allen elab) välja lennutasid ja maksid kõige eest peale 3D -printeri. See aitas tõepoolest arendust alustada ja teha SUP lühikese ajaga!

Lisakrediit kuulub ka Felixile suurema osa 3D -disaini eest.

Lõpuks tänan Alleni, et ta on keegi, keda saaksime aidata, kes oli nõus laskma meil tungida ja küsida, kuidas talle meie munakivisillutisega prototüüp meeldis.

Samm: tööriistad, osad ja materjalid

Siin on kõik, mida vajate seadme ehitamiseks. Enne kõikide asjade tellimist lugege läbi ülejäänud osa, et veenduda, kas oskused on vajalikud selle kokkupanekuks!

Osad:

• Arduino Pro Micro (täpsemalt Pro Micro, USB -pistiku ja ATmega32u4 -ga)
• MPXV7002DP rõhuandur koos katkestusplaadiga
• Juhtkangi moodul
• Räni toiduainetorud, 1/8 ID 1/4 OD, umbes 6"
• 3D -prinditud osad, väärtusega <= 72 grammi
• Juhtmed (kasutasin DuPont nais-naisjuhtmeid, seejärel lõikasin otsad ära)

Tööriistad:

• Jootekolb (see 30 W triikraud Amazonil töötab suurepäraselt)
• Kuum liimipüstol (kõrge temperatuur)
• 3D -printer (või saate printida asju 3D -printimisteenuse kaudu)
• Muu tööriistad nagu tangid, lamepeaga kruvikeeraja, liivapaber, terav väike nuga õhukese teraga, traatlõikurid

Materjalid:

• Tavaline PLA hõõgniit (ma kasutasin Hatchboxi musta PLA -d)
• Paindlik hõõgniit, näiteks TPU või NinjaFlex (minu printeriga oli kaasas väike rull rohelist TPU -d. Teise võimalusena võite muuta huuliku osa väiksema läbimõõduga torude vastuvõtmiseks ja seejärel saada 2,5 mm ID -toru, mis sobib anduriga)

Osade kogumaksumus on umbes 22 dollarit, välja arvatud 3D -printeri hõõgniit. Kui lisate painduva käe ja pika USB -kaabli, on see kokku umbes 49 dollarit.

Pange tähele, et siin olevad lingid on enamasti Hiina kõige odavam hind! Nende saamiseks kulub vähemalt kuu. Kui soovite osi kiiremini, peate lähema allika ja kiirema kohaletoimetamise eest natuke rohkem maksma. Kogumaksumus võib ulatuda umbes 75 dollarini.

2. samm: 3D -printimise asjad

Kõik STL -failid leiate aadressilt https://github.com/Bobcatmodder/SipNPuff_Mouse/, vajate neid kõiki.

Kui teil pole 3D -printerit, saate kasutada palju 3D -printimisteenuseid. Kui soovite hankida odavat printerit, mis töötab suurepäraselt (ja ei pahanda ka kokkupanekut), soovitan Anet A8. See on 150 dollari suurune Prusa i3 kloon, on minu jaoks hästi toiminud ja sellel on suurepärane veebikogukond.

Korpus ja raam:

Printige toega kõikjal, 0,1-0,2MM kihi kõrgusel. Ma kasutasin "grid" tugitüüpi, kuid "read" võib olla lihtsam eemaldada

GoProClip ja FacePlate:

Printige nagu tavaliselt, toed puuduvad, kihi kõrgus 0,1–0,2 mm

Toruadapter:

1. Trükitakse painduva hõõgniidiga
2. Kihi kõrgus 0,1
3. Tagasitõmbamine VÄLJAS
4. Toetusi pole

3. samm: huuliku printimine ja lõõmutamine

Enne kui lähete välja ja prindite välja kõik oma täiendavad huulikud, on hea mõte veenduda, et need lõõmutamisel kahanevad õigesti.

Kui soovite olla teaduslik, minge edasi ja printige välja AnnealingTestr.stl ning mõõtke seda enne ja pärast lõõmutamist, et välja selgitada täpne protsent, kus see kahanes/kasvas ja millisel teljel. Tavaliselt oodatakse X- ja Y -teljel umbes 5% -list kahanemist ja Z -teljel umbes 2% -list kahanemist. Ilma Hatchboxi musta PLA ja konvektsioonahjuga õnnestus meil X ja Y kahaneda umbes 2% ja Z -teljel kasvada 1%.

Kuid kuna see tükk on tõesti mõeldud ainult selliselt, et see sobiks juhtkangile mõõdukalt hästi, ei pea te olema väga täpne. Kasutades meie Hatchboxi musta PLA väärtusi, on siin huuliku printimisprotsess:

1. Muutke X ja Y suurust 103% suuruseks, jätke Z selliseks, nagu see on (Meie eesmärk on pärast lõõmutamist umbes 2% suurust suurendada võrreldes algsete mõõtmetega, nii et see mahub juhtkangile mõõdukalt kergesti)
2. Printige äärega, pluss toetab "puudutavat ehitusplaati".
3. Täitke 100% (nii et vesi ei imbuks sinna)
4. Tavaline printimiskiirus, kihi kõrgus 0,1 mm
5. (Kui teil on soojendusega voodi, seadke see temperatuurile 50 ° C)
6. Kuum lõpp 220C juures.

Ma pole nende väärtustega palju mänginud, aga seda ma kasutasin oma printeri jaoks (A Prusa i3 kloon, Anet A8).

Kui olete mõne tüki printinud, proovige need lõõmutada ja vaadake, kas need sobivad.

Lõõmutusprotsess:

1. Kuumutage ahi eelistatavalt konvektsiooniseadmel (kui teie ahi seda teeb) temperatuurini 158 F või 70 C. Mõni ahi ei lähe nii madalale, kui see on pisut välja lülitatud, pole sellel nii suurt tähtsust.
2. Oodake, kuni ahi soojeneb, ja pange oma tükk (id) millelegi, mis takistab nende kukkumist.
3. Seadke tunniks taimer, seejärel jätke see. Ärge avage ahju selle kontrollimiseks, kuna jahutus võib lõõmutusprotsessi segi ajada.
4. Kui see on seal tund aega istunud, lülitage ahi välja ja jätke tükk sinna koos ahjuga jahtuma. Termomeeter töötaks selle jaoks hästi, kuid te ei pea olema ülitäpne, vaid oodake tund või nii.
5. Kui see on põhimõtteliselt jahtunud, võtke see välja. Nüüd peaks see olema tugevam ja mis veelgi olulisem - taluma keeva vett ja nõudepesumasinas pesemist.

Samm: 3D-printide järeltöötlus

Mulle meeldib, et mu 3D -väljatrükid on puhtad, kuid see tähendab sageli palju tuge. Kui prindite raami- ja korpuseosad soovitatud täitematerjaliga, peate natuke puhastama! Siin on mõned näpunäited nende eemaldamiseks.

Nagu näete, kasutasin tugede eemaldamiseks kruvikeeraja, nõelatangide ja taskunoa kombinatsiooni. Valisin võrgutoed, kuna need töötavad paremini ja kipuvad puhtalt ja ühes tükis välja tulema, kuid neid on raskem eemaldada. Mõne neist saate kruvikeeraja kiire löögiga välja lüüa, kuid olge ettevaatlik, et mitte purustada tegelikku osa- seda saab hõlpsasti raamiosa teha.

Korpuse osa prindib taga suure tugiseinaga, mille eemaldamine võib olla eriti keeruline. Ma leian, et kõige parem on minna servade ümber väikese noateraga, seejärel proovida seda torgata ja kangutada külgsuunas. See võtab natuke tööd, kuid kannatlikkus tasub ära!

Kui olete lõpetanud, võite segase tugimaterjali ära visata või selle uuesti salvestada, kui soovite seda uuesti kasutada…

Samm: testige sobivust

Nüüd, kui kõik on puhastatud, peaksime testima 3D -prinditud osade sobivust.

Kõik moodulid on kokku pandud nii, nagu näidatud, ja peaksid sobima üsna tihedalt. Kui ei, proovige printida Frame.stl suurusega 101-102% ja suurust Case.stl sobivaks muuta.

Huulik peaks väikese jõuga sobima, kuid mitte liiga kergesti maha tulema. See on hea aeg veenduda, et räni toru sobib huulikule ja adapterile. Leidsin, et parim viis turvaliseks sisse sobitamiseks oli viia ots sisse nii nagu võimalik, seejärel keerata toru sisse surudes, et see istuks hästi adapteri augu alumises servas.

Märkus: piltidel kasutan juhtkangi moodulit, kuhu ma juba juhtmed jootsin, kuid tavaline juhtkangi moodul peaks sobima.

6. samm: valmistage juhtkang ette

Enne juhtmete juhtkangile jootmist peame vanadest tihvtide päistest lahti saama. Leidsin, et parim viis on lõigata nii palju kui võimalik, seejärel kuumutada iga tihvti jootekolbiga ja koputada PCB -le, et tihvt välja kukuks.

Kui olete vanad tihvtid eemaldanud, jootke juhtmestiku moodulisse pikkusega juhtmed (umbes 20 cm pikkused). See aitab omada iga tihvti jaoks ainulaadseid värve, nii et saate hiljem hõlpsasti kindlaks teha, milline traat kuhu läheb.

Samm 7: Skeem

Nüüd, kui oleme 3D -disaini ära teinud, on aeg skemaatiliseks ja ühendusskeemiks!

Vooluahel on tegelikult väga lihtne, ilma takistite või väliste komponentideta, vaid 3 erinevat moodulit, mis on üksteisega ühendatud. Esitasin ülalpool skeemi ja vaatan üle ka selle, mis siin toimub:

Rõhuanduri purunemine:

• "A" läheb Arduino A0 -le
• "5V" läheb Arduino VCC -le
• "GND" läheb arduino ühe GND tihvti juurde

Juhtkangi moodul:

• "GND" läheb ühele Arduino GND tihvtile
• "+5V" läheb Arduino pinnile "RAW"
• "VRx" läheb Arduino A2 -le
• "VRy" läheb Arduino A1 -le
• "SW" läheb Arduino D2 -le (tehniliselt peaks selle ja GND vahel olema ka 10K tõmbetakisti. Praegune kood seda aga ei kasuta ja seda oleks igal juhul raskem kasutada, nii et…)

8. samm: jootke kõik kokku

Nüüd olete valmis kogu elektroonika kokku panema!

Kindlasti paigaldage moodulid vastavalt joonisele! Soovite, et juhtmed jookseksid läbi raami ja läbi ülemise või alumise pilu, kuhu arduino kinnitub. Arduino on lahti, kuid juhtmed jooksevad läbi raami. Vaadake pilte, need näitavad, mida ma mõtlen.

Alustage juhtkangi kõigi juhtmete otste eemaldamisest ja peenestamisest, kui te pole seda juba teinud. Seejärel ühendage see skeemi ja piltide põhjal järgmiselt.

• GND GND -le (tihvt 23) Arduino peal
• +5 V Arduino RAW -tihvti külge (otse GND -tihvti kõrval)
• VRx kuni A2 Arduino
• VRy kuni A1 Arduino

Jätame SW -tihvti praegu, kuna see joodab Arduino tippu.

Rõhuanduri juurde liikudes soovite kõigepealt kindlaks teha, millised juhtmed on. Eeldades, et raam on suunatud otse juhtkangi poole, on juhtmete järjekord järgmine:

• Ülemine juhe: analoogväljund "A", Arduino tihvt A0
• Keskmine juhe: 5V, Arduino tihvtiga VCC
• Alumine traat: GND, GND, tihvt 4, üleval.

Siinkohal saate juhtnupust ühendada ka SW -tihvti Arduino tihvtiga 2, otse GND -tihvti kõrval.

Olge ettevaatlik ja ärge painutage juhtmeid liiga palju, sest need purunevad üsna kergesti.

Samm: laadige programm ja test üles

Enne kui kõik oma kohale liimime, veenduge, et see töötab!

Kui teil pole Arduino IDE -d, peate selle alla laadima Arduino ametlikult veebisaidilt aadressilt Arduino.cc. See on tasuta, kuigi nad paluvad teil annetada, kui soovite.

Kui olete IDE alla laadinud ja installinud, laadige SupSipNPuff_Final.ino fail githubi lehelt alla ja avage see IDE -s.

Arduinosse üleslaadimiseks minge jaotisse "Tööriistad", "Tahvel" ja valige "Arduino/Genuino Micro". Valige sama menüü alt "Port" kõik, mis saadaval on, see peaks välja nägema umbes "COM12 (Arduino/Genuino Micro)". Kui see ei ilmu, peate võib -olla ootama, kuni teie OS draivereid installib, kuid see peaks seda tegema automaatselt.

Programmi üleslaadimiseks klõpsake üleslaadimisnuppu (ümmargune sinine noolenupp vasakus ülanurgas) või vajutage Ctrl/U (või samaväärne). Kui allosas olev edenemisriba kaob ja see ütleb "Üleslaadimine on lõpetatud", olete testimiseks valmis!

Testimiseks kinnitage esmalt huulik ja torud uuesti (kinnitage voolik adapteritüki abil anduri ülemisse pessa), seejärel hoidke seda suu ees ja liigutage huulik ümber. See peaks hiirt ekraanil liigutama. Proovige tugevat puffi või lonksu vasakule/paremale klõpsule ja pehmeid lonksusid/puffinguid üles või alla kerimiseks. Samuti võite hoida kõva lonksu või puffi, et "hiirenuppu" all hoida. Kui teil on probleeme, kujutlege huulikut kõrrena. Selle asemel, et seda läbi puhuda või sisse hingata, tekitate suuga survet, nagu oleksite kõrrega.

Kui üks või mitu telge on tagurpidi pööratud, on see lihtne lahendus:

1. Veenduge, et SipNPuffMouse -fail oleks IDE -s avatud
2. Kerige programmi, kuni leiate rea, mis ütleb: "Mouse.move (lugemine [0], -lugemine [1], 0);"
3. Esimene väärtus "lugemine [0]" on X (horisontaalne) liikumine ja teine "-lugemine [1]" on Y (vertikaalne liikumine. Sõltuvalt sellest, milline on vastupidine, lisage või eemaldage ees olev miinusmärk. rea "lugemine [x]" väärtuse ümberpööramiseks.
4. Laadige programm uuesti üles ja proovige!

(Märkus. Teine lihtne viis rea leidmiseks on kasutada klahvikombinatsiooni Ctrl/F. Kasutan seda oma koodiga töötamisel palju!)

Samm: kuum liim

Nüüd, kui teie Sip-n-puff töötab, on aeg lõpptoode kokku panna! Võite olla uhke selle üle, kui kena juhtmestik välja näeb, kuid mõned inimesed eelistavad, et see kõik oleks kaetud igava plastikuga, nii et me kohustame neid.

Enne seda peame kõik enda sees turvama, et need ei jääks tühjaks, kui asjad on ühendatud.

1. Pange Arduino Micro taha ohtralt kuuma liimi. Me liimime selle riba külge, mis eraldab kohad, kus juhtmed tulevad ülevalt ja alt.
2. Kui võimalik, libistage rõhuandurit veidi tagasi, pange selle kohale kuuma liimi, seejärel libistage see edasi üle kämbla. Lisage külgedel veel mõned, et seda oma äranägemise järgi kinnitada. Kuum liim ei kahjusta elektroonikat, kuid olge ettevaatlik, et see ei satuks rõhuandurist väljuvatesse portidesse, kus me torusid ühendame.
3. Lisage juhtkangi moodulist väljuvate juhtmete peale ohtralt kuuma liimi. See pole ilmselt vajalik, kuna me ei hakka neid enam teisaldama, kuid see on hea juhuks, kui see satub kunagi äärmusliku vibratsiooni alla …

Nüüd, kui kõik osad on paigas, libistage raam korpusesse. Kõigepealt peate toru lahti võtma. Nüüd tsentreerige esiplaat juhtkangi mooduli kohale, seejärel lisage liimi kohtadesse, kus see puutub raamiga kokku (mitte nii, kuna soovite selle hiljem välja libistada). Kui see on seatud, saate raami tagasi libistada ja seejärel lisada raami uuesti külge kinnitamiseks rohkem kuuma liimi raami külgedele, kus see esiplaadiga kokku puutub.

Lõpuks, kuid mitte vähem tähtis: korpuse küljel, millel pole torude ja USB -pistiku jaoks ava, lihvige pinda veidi, et see karestada, piirkonnas, kuhu soovite kinnitusdetaili paigaldada. Tehke sama kinnitusdetaili põhjaga, seejärel määrige see liimiga ja kinnitage see kindlalt korpuse külge. Kui see on seatud, saate ülejäägi väikese noaga ära lõigata, et anda sellele professionaalsem välimus. (Haha)

11. samm: seadistamine ja kasutamine

Nüüd, kui olete seadme kasutamiseks valmis, on siin mõned näpunäited seadistamiseks.

Alleni toas on suure ekraaniga televiisor koos HDMI -sisendiga, mis asetseb voodist tema toa vastas. Panime ta sülearvuti ekraani alla kummutile ja ühendasime selle. Kui seadistate selle ruumi, leidke midagi veidi pikemat kui 15 jalga. Me arvasime, et sellest piisab, kuid see ei olnud nii lõtv, kui oleksin soovinud.

Seadme hoidmiseks ostsime selle käe Amazonist, hinnaga 19,50 dollarit. See on 25 -tolline painduv õlg, mis on mõeldud veebikaamera või GoPro hoidmiseks, klambriga, mis sobib suurepäraselt lauaplaadi või voodi külge kinnitamiseks. Sellel on GoPro stiilis kinnitus, mille külge me kujundasime oma kinnitusdetaili kindlalt kinnitamiseks.

Kui me selle Allenile kõigepealt tõime, olin üllatunud, mis tegelikult muutmist vajab. Seadme mõistes tahtis ta lihtsalt, et me aeglustaksime kursorit veidi, mida ma sellest ajast olen teinud. Kuid tegelikult soovis ta oma arvutile rohkem hääljuhtimist, et välistada ekraaniklaviatuuri kasutamine nii palju kui võimalik. Tõhususe maksimeerimiseks saab sip-n-puffi kasutada koos mõne arvuti juurdepääsetavustööriistaga. Allpool on loetelu kõigest, mida me tema arvuti jaoks tegime:

• Seadistage Cortana, et vastata küsimusele „Hei Cortana”.
• Paigaldas ekraaniklaviatuuri ja lisas töölauale otsetee.
• Lõi AutoHotKey abil skripti, et avada Windowsi 10 dikteerimistööriist (Win/H).
• Paigaldatud Firefox ja nii Adblock kui ka AdBlockPlus. (Kahjuks kasutab Cortana endiselt Edge'i, kuid saate selle, mida saate)
• Skaleeritud graafiline kasutajaliides ja ikoonid ning tekst 125% -ni
• Paigaldas Firefoxi pistikprogrammi, et lubada nupuvajutusega häälotsing (saitidel nagu Google)
• Paigaldas CCleaneri, et proovida oma arvutit kiiremini käivitada (ilmselt pole see vajalik, kuid tema sülearvuti oli eelarve madala hinnaga mudel ja on endiselt üsna aeglane. Mul õnnestus seda veidi kiirendada.)

Ma arvan, et ta kasutab kõige enam Cortana häälotsingu funktsiooni, nii et võib -olla jääb enamik Firefoxi funktsioone kasutamata. Tal oli juba google kodu ja Alexa, nii et ta peaks Cortanaga üsna kiiresti harjuma.

Teine hea asi on välja printida kasutusjuhend (muidugi GitHubist) ja jätta see seadme juurde, et kõik õed teaksid, kuidas huulikut lahti võtta, ja tuletage kasutajale meelde, kuidas seda kasutada, kui vaja.

Veel üks asi: kõigi 3D -prinditud osa lõhede ja lõhede korral kogub see baktereid, kui neid ei hooldata korralikult. Kasutusjuhendis soovitame teha täiendavaid huulikuid ja pesta neid vähemalt kord nädalas nõudepesumasinas või steriliseerida keevas vees. See aitab neid puhtana hoida!

12. samm: lõpetatud

Loodetavasti on teil nüüd valmis Sip-N-Puff hiir ja keegi saab arvutit kasutada!

Kui ei, olen alati siin abiks ja tahaksin kuulda teie probleemidest või tagasisidest.

Teine pilt: see on Supi täiustatud versioon, mis tegeleb bakteritega seotud probleemidega. See sisaldab hingamisfiltrit ja roostevabast terasest huulikut. Huulikut saab steriliseerida ja hingamisfiltrid vahetada, et bakterid ei pääseks seadmesse ja ei kasvaks huulikule.

Kas soovite osta suppi?

Mul ei ole veebipoodi, kuid mul on hea meel koguda teile täiustatud sup!

Supi ostmiseks võite minuga ühendust võtta aadressil Jacobtimothyfield (a) gmail (dot com).

Hind: kui 3-4 kuud ootate, on hind umbes 120 dollarit, sealhulgas saatmine, 15-jalane USB-kaabel ja kinnitushoob. (Ootame, sest ostsin varuosi Hiinast ja kohaletoimetamine võtab aega 1-3 kuud.)

Esimene auhind mikrokontrollerite konkursil