Bewegingsregistratie van menselijk oog: 6 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Dit project heeft tot doel de beweging van het menselijk oog vast te leggen en de beweging ervan weer te geven op een set LED-lampen die in de vorm van een oog zijn geplaatst. Dit type project kan potentieel veel toepassingen hebben op het gebied van robotica en met name humanoïden. Een persoon kan bijvoorbeeld zijn/haar ogen op het gezicht van een robot projecteren die voor welk doel dan ook met andere mensen communiceert. Dit kan een robot een meer levensecht uiterlijk geven, omdat de ogen iemands werkelijke oogbeweging nabootsen. Bij dit project wordt slechts één menselijk oog op een LED-oog weergegeven, dus ik ben opgewonden om te zien welke andere ideeën mensen hebben om dit project nog verder te brengen.

Benodigdheden

1. Arduino Uno Board (zorg ervoor dat u een USB-kabel koopt om verbinding te maken met de computer)

store.arduino.cc/usa/arduino-uno-rev3

2. Breadboard (geen hele grote nodig; maakt het aansluiten van draden makkelijker)

www.pololu.com/product/351

3. Adafruit LiIon/LiPoly rugzak add-on voor Pro Trinket/ItsyBitsy en 3.7V batterij

www.adafruit.com/product/2124

4. NeoPixel LED Strip (koop de volledige spoel)

www.adafruit.com/product/1138?length=4

5. QTR-1A reflectiesensor

www.pololu.com/product/2458

6. Pakket draden: mannelijk / mannelijk (maakt het aansluiten van componenten eenvoudiger)

www.adafruit.com/product/759

7. Elk brilmontuur (bril, zonnebril, enz. Zie foto's ter referentie)

Stap 1: Lay-out en bedrading van LED's in oogvorm

Bedraad de LED's in de weergegeven volgorde op basis van de afbeeldingen die bij deze stap zijn bijgevoegd. De LED's kunnen plat op een oppervlak worden gelegd of met tape aan een bolvormig object worden bevestigd om een echte oogbol beter weer te geven.

Stap 2: Arduino-code schrijven en uploaden naar bord

Het bijgevoegde bestand voor deze stap bevat alle code die nodig is om de oogbeweging op de LED's weer te geven. Er zijn twee bibliotheken in de code en die zijn te vinden op de Github-links hieronder. Speel met de code en kijk welke andere coole functies kunnen worden geïmplanteerd. Zodra de code is voltooid, moet u ervoor zorgen dat deze wordt gecompileerd en vervolgens wordt geüpload naar het Arduino Uno-bord.

QTRsensors.h:

Adafruit_NeoPixel.h:

Verklaring van de code:

Wanneer de iris één sensor nadert, neemt het gereflecteerde licht af en neemt de sensorwaarde toe. Omgekeerd, wanneer de iris weg beweegt, neemt het gereflecteerde licht toe en neemt de sensorwaarde van de fotoreflector af. De rechter- en linkerbeweging van de pupil van de LED-oogbol detecteert de toename en afname van één sensorwaarde en regelt deze. Bij het knipperen nemen beide sensorwaarden af, dus als de twee sensorwaarden gelijktijdig afnemen, gaan de oogleden van de LED-oogbol naar beneden.

Stap 3: Sensoren/componenten aansluiten

Sluit op basis van de bijgevoegde afbeelding elk onderdeel aan op het Arduino Uno-bord. Een breadboard kan worden gebruikt om de verbindingen eenvoudiger te maken, maar is niet per se nodig. Het solderen van de draden aan de componenten werkt ook.

Stap 4: bevestig sensoren/draden aan brillen

De twee QTR - 1A-sensoren worden op een afstand van ongeveer de breedte van het oog op een van de lenzen van de bril geplaatst. Dat is het enige stuk van de apparatuur dat op die locatie moet staan. De rest kan naar wens aan de bril worden bevestigd. Bedenk wel dat de sensoren voor het oog op de lens moeten worden geplaatst. Er kunnen enkele kleine positionele aanpassingen nodig zijn op basis van hoe de gezichtsstructuren van verschillende mensen bij de bril passen.

Stap 5: Videopresentatie op project

Dit is een video van mijn presentatie van het project aan mijn Humanoids-klas aan de Carnegie Mellon University. In de video bespreek ik een deel van de inspiratie en het doel van het project. Daarnaast leg ik de details uit van hoe het project moet worden voltooid, evenals een deel van de Arduino-code. Ook laat ik aan het einde van de video zien hoe het eindresultaat van het project eruit moet zien.

Stap 6: Hoe kan ik mijn resultaten verbeteren?

Als je op zoek bent naar een echte uitdaging, raad ik je ten zeerste aan dit project te nemen en iets anders te proberen om het te verbeteren/toe te voegen. Dit project is een prima startpunt voor ambitieuzere en uitdagendere projectideeën. Voor mensen die geïnteresseerd zijn om dit project naar een hoger niveau te tillen, heb ik een paar manieren bedacht om dat te doen. Ik zal deze ideeën hieronder opsommen:

1. Dupliceer dit project op de andere lens zodat beide menselijke oogbollen op twee sets LED's kunnen worden weergegeven.

2. Aanvulling op idee #1, maar bedenk dan een manier om de beweging van een mond op LED's te projecteren.

3. Toe te voegen aan idee #2, maar bedenk dan hoe je op het hele gezicht op een set LED's kunt projecteren (ogen, mond, neus, wenkbrauwen)

4. Zoek een ander menselijk lichaamsdeel waarvan de beweging kan worden waargenomen en weergegeven op LED's (handbeweging, armbeweging, enz.)