Ernstige ASD-afstandsbediening - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Tijdens de 1e Master Elektromechanica worden de studenten uitgedaagd om een robot te maken voor het project van het vak Mechatronica van professor Bram Vanderborght. Als een team van drie meisjes hebben we besloten om van de gelegenheid gebruik te maken om met jongvolwassenen met ernstig autisme te werken. "Make your choice" vertegenwoordigt een project in samenwerking met Parhélie Brussels, een privé-instituut voor kinderen en volwassenen die autistisch, psychotisch of ernstig neurotisch zijn. Het doel is om een apparaat te maken dat jonge volwassenen met een ernstige ASS (Autisme Spectrum Stoornis) van 12 tot 18 jaar de mogelijkheid geeft om met computers te communiceren. Aangezien de jonge volwassenen niet praten, zou het apparaat hen ook moeten helpen om met mensen om te gaan. Voortaan hoeven zorgverleners niet meer te kiezen in naam van de jongvolwassenen, maar kunnen de jongvolwassenen autonoom beslissingen nemen. Het belangrijkste doel is dat ze zelf een nummer of dineroptie kunnen kiezen, weergegeven op de computerschermen.

Aangezien het interessant is om de mogelijkheid te bieden om het project in andere toekomstige projecten te hergebruiken, zal rekening worden gehouden met de mogelijkheid van verlenging. De codering van de computer app zal zo worden uitgevoerd dat de keuzemogelijkheden naar wens kunnen worden uitgebreid.

Voor het ontwerp is het belangrijk om er rekening mee te houden dat de kinderen snel afgeleid zijn, niet zo'n goede motoriek hebben en waarschijnlijk zullen proberen het apparaat te vernietigen. Er is een doos ontworpen, waar alle elektronica in kan worden opgeborgen. Ter bescherming tegen schokken is de batterij in een aparte doos opgeborgen en zijn de elektronische componenten op een printplaat gesoldeerd.

Stap 1: Eerste ontwerp

Alvorens na te denken over elektronische componenten voor het project, is het goed om met een eerste ontwerp van de doos te komen. Aangezien de elektronica in de doos moet passen, maar de doos misschien niet te groot wordt om als afstandsbediening te gebruiken, is het een kwestie van vallen en opstaan proces om passende afmetingen te vinden. Aan de hand van het programma Autodesk Inventor Professional 2018 wordt een eerste idee vormgegeven. Zo kan bij het zoeken op internet rekening worden gehouden met de voorziene ruimte voor alle benodigde componenten.

De box werkt als een afstandsbediening, met 3 knoppen, om te kiezen tussen de opties die op het computerscherm worden weergegeven. De 2 buitenste knoppen zullen fungeren als bedieningsknoppen om te schakelen tussen de jongvolwassenen met ernstig autisme, het is van groot belang om de doos niet te ingewikkeld en afleidend te maken en altijd dezelfde conventie van kleuren te behouden. Door middel van een accelerometer wordt de linker RGB De LED-knop geeft altijd een blauwe kleur weer en de rechterknop geeft altijd een rode kleur weer, ongeacht hoe de afstandsbediening is georiënteerd. De kleuren zijn altijd zichtbaar en verdwijnen enkele seconden als er op een knop wordt gedrukt. Gelijktijdig met de knopactie maakt de piëzozoemer een geluid en laten de vibratiemotoren de box trillen in de handen van het kind. Om de werking van de knoppen te koppelen aan de computer-app, worden de signalen door middel van een wifi-verbinding naar de app gestuurd.

De laatste doos heeft een eenvoudige, rechthoekige vorm, voorzien van 3 gaten voor de knoppen (topdoos), 2 gaten (voor en achter) om de batterijlader en Redbear Duo aan te sluiten en 4 zeer kleine gaatjes aan beide zijden om te garanderen dat de geluid van de piëzozoemer is hoorbaar. De randen van de doos zijn afgerond om te voorkomen dat de jongvolwassenen zichzelf of anderen kunnen verwonden.

Stap 2: Verkrijg uw componenten

Je zal nodig hebben:

- 3D-printer (toegankelijk in het openbare FABlab Brussel) We gebruikten de printers die beschikbaar zijn voor studenten elektromechanica aan de VUB.

- Soldeerbout en soldeer

- Colorfabb XT - transparant materiaal voor 3D-printen Verkrijgbaar bij:

- Redbear DuoInformatie: https://redbear.cc/duo Koop bij: https://www.antratek.com/redbear-duo Prijs: €30, 13De werkspanning van de Redbear Duo is 3, 3 V. De andere elektrische componenten hebben zodanig worden gekozen dat ze kunnen werken op 3, 3 V.

- Groene (optionele) LED arcade knopInformatie: https://www.adafruit.com/product/3487Koop van: https://www.sossolutions.nl/ Prijs: € 4, 55

- 2 RGB LED-knoppen (weerstanden gebruikt voor aansluiting op PCB) Koop van: https://www.aliexpress.com/item/ONPOW-22mm… Prijs: € 18

- Accelerometer ADXL345 Informatie: https://www.sparkfun.com/products/9836Koop bij: https://www.antratek.nl/tri-axis-adxl345-breakoutPrijs: €21,75Dit is een digitale 3-assige accelerometer die verbruikt niet veel stroom. We willen dat de batterij zo lang mogelijk meegaat.

- Li-IonBattery 1200 mAhInformatie: https://www.adafruit.com/product/258 Koop bij: https://www.kiwi-electronics.nl/lithium-ion-polym…Prijs: € 11, 95A Li-ion Er is gekozen voor een batterij, ook al is dit niet het veiligste type batterij, omdat de afstandsbediening via micro-USB moet worden opgeladen. Anders moeten de zorgverleners altijd de doos openen om de batterijen te vervangen.

- AcculaderInformatie: https://www.adafruit.com/product/259 Koop bij: https://www.kiwi-electronics.nl/usb-li-ion-lipoly…Prijs: € 14,90

- PiezobuzzerInformatie: https://www.adafruit.com/product/1739 Koop bij: https://www.adafruit.com/product/1739 Prijs: €1, 25

- 2 vibratiemotoren (aan elkaar verbonden met een weerstand en transistor)Informatie: https://www.adafruit.com/product/1201 Koop bij: https://www.kiwi-electronics.nl/vibrating-mini-mo…Prijs: €2, 50

- Printplaat (PCB) om de elektrische componenten aan te passen

- Weerstanden4 weerstanden van 150 Ohm (2 voor elke RGB arcade knop)2 weerstanden van 4,7 kOhm (voor de accelerometer)3 weerstanden van 10 kOhm (1 voor elke knop)1 weerstand van 100 Ohm (voor de vibratiemotoren) 1 PN2222 transistor (voor de vibratiemotoren)

- Schroeven2 M2, 5x8 schroeven voor de onderkant van de kast (4) en de onderkant van de accubak (1)4 M2, 5x8 schroeven voor de onderkant van de trilkasten (2 voor elke doos)

Voor het programmeergedeelte is Java in Eclipse gebruikt om de app te programmeren. De Redbear Duo is geprogrammeerd met Arduino IDE.

Stap 3: Soldeer elektronische componenten op PCB

Om alle componenten op een printplaat te kunnen solderen, moeten de verbindingen met de Redbear Duo bekend zijn. Deze verbindingen kunnen worden gevisualiseerd in de eerste afbeelding. Alle componenten die in het project worden gebruikt, zijn verbonden met de input/output-pinnen van de Redbear Duo. Voor het aansluiten van de knoppen en vibratiemotoren zijn weerstanden en transistoren nodig. Deze onderdelen kunnen worden gevisualiseerd in de andere 3 foto's. Om te weten welke weerstanden en transistoren worden gebruikt en waar ze worden geplaatst, vindt u op deze afbeeldingen een schema en aanvullende opmerkingen.

Kanttekening: de poorten op de foto's zijn de poorten die in het project worden gebruikt. Het is mogelijk om verschillende poorten te kiezen. Er hoeft slechts met enkele beperkingen rekening te worden gehouden: de SDA- en SCL-poorten van de versnellingsmeter moeten respectievelijk worden aangesloten op pin D0 en pin D1 van de Redbear Duo. De zoemer- en vibratiemotoren moeten worden aangesloten op een PWM-pin.

De aansluitgids voor de accelerometer vind je op de website van Sparkfun. De communicatie die gebruikt wordt, is I2C.

Stap 4: 3D Print op afstand

Zodra het ontwerp is verbeterd, kan de doos worden 3D-geprint. Voor het eindproduct moeten 5 verschillende onderdelen worden bedrukt:- de onderkant van de doos- de vorm van de doos- de bevestigingsplaat van de accubak- de bevestigingsplaten van de trilboxen (2)

Het prototype is ontworpen met behulp van een Ultimaker 2 3D-printer. Het materiaal dat voor alle componenten wordt gebruikt, is ColorFabb XT.

Stap 5: Programmeer de Redbear Duo

Terwijl het ontwerp van de doos wordt verbeterd en afgedrukt, kan de microcontroller worden geprogrammeerd.

De meeste input/output pinnen die gebruikt worden om de componenten aan te sluiten op de Redbear Duo zijn al uitgelegd in stap 3. De rest vind je in de code.

Zoals eerder vermeld, moeten de kleuren van de buitenste knoppen worden aangepast aan de oriëntatie van de doos. Daarom wordt een versnellingsmeter gebruikt. In de code verandert de kleur als de x-coördinaat van de versnellingsmeter groter is dan 50. Dit is afhankelijk van de manier waarop de versnellingsmeter in het kastje is geplaatst. Zorg ervoor dat u de waarde van de x-coördinaat in uw apparaat controleert en de code indien nodig aanpast. De benodigde bibliotheek om de waarden van de accelerometer uit te lezen is te vinden op de in stap 3 genoemde website van Sparkfun.

Om de batterij te sparen wanneer het apparaat niet wordt gebruikt, kunnen de wifi- en led-verlichting worden uitgeschakeld. Wanneer de box op zijn rechterzijde wordt geplaatst en beide buitenste knoppen worden ingedrukt, schakelt de box uit. Om de box wakker te maken, moeten de buitenste knoppen worden ingedrukt (de oriëntatie maakt niet uit voor deze actie). Voor deze stap is het het beste om de waarde van de y-coördinaat te controleren wanneer het vak aan de rechterkant is geplaatst en indien nodig aan te passen.

Stap 6: Maak de app

Om de afstandsbediening gebruiksvriendelijk te maken, is er een app in Java gemaakt. De app kan via een wifi-verbinding met de afstandsbediening communiceren. Met behulp van de ontvangen informatie van de afstandsbediening bladert de app door opties en op deze manier selecteert u foto's of speelt u nummers af. Aangezien het programma uitbreidbaar moet zijn, kunnen namen en categorieën worden toegevoegd.

In het eerste paneel moet de naam worden gekozen van de jongvolwassene die de afstandsbediening gaat gebruiken. Door het tekstveld en de knoppen onderaan het paneel te gebruiken, kunnen namen worden toegevoegd of verwijderd.

Na het kiezen van de naam van de jongvolwassene, moet de categorie worden gekozen. Als de categorie 'Muziek' is gekozen, wordt er een nummer afgespeeld wanneer een keuze is bevestigd.

Het laatste scherm is het enige scherm dat de jonge volwassene zal zien en dit is ook het enige paneel dat met de afstandsbediening kan worden bediend. U kunt door de afbeeldingen bladeren door naar links of rechts te gaan. Als een keuze wordt bevestigd door op de middelste knop op de afstandsbediening te drukken, verschijnt er een groen kader om het beeld. Op dit moment is het niet mogelijk om naar verschillende opties te scrollen. Door nogmaals op de bevestigingsknop te drukken, wordt een keuze gedeselecteerd.

De vensters "Bestand toevoegen" en "Bestand verwijderen" kunnen worden gebruikt om afbeeldingen toe te voegen en te verwijderen. Bij het toevoegen van bestanden in de categorie Muziek moeten twee stappen worden gevolgd. In het eerste pop-upvenster kan gekozen worden voor de afbeelding die op het scherm getoond moet worden. In het tweede pop-upvenster moet het nummer worden gekozen dat bij deze afbeelding hoort. Het gekozen nummer moet in mp3-formaat zijn.

Om een bestand te verwijderen, moet de naam van de afbeelding worden geselecteerd in de lijst, die verschijnt wanneer u op de knop "Bestand verwijderen" drukt.

Stap 7: Monteer de doos

Als laatste stap moet de doos worden gemonteerd. - Om de doos extra stevigheid te geven is aan de binnenkant tussen de knopen foam gebruikt. Houd er rekening mee dat de draden van de knoppen ook wat ruimte nodig hebben!- De batterij wordt in de batterijbak geplaatst en de batterijbevestiging wordt erop geschroefd. - De vibratiemotoren zijn voorzien van een dunne lijmlaag, waarmee ze in de vibratiemotorkasten kunnen worden gefixeerd. Omdat de dozen klein zijn, kan een liniaal of een klein voorwerp worden gebruikt om de motoren iets beter tegen de zijkanten van de doos te drukken. Als de motoren vast zitten, kunnen de dozen ook worden gesloten door middel van bevestigingen en schroeven. - De draden van de knoppen en vibratiemotoren zijn verbonden met de printplaat.- De print kan door middel van schroeven worden verbonden met de 3D-geprinte zijpilaren. De montage van de print moet zo gebeuren, dat de Redbear Duo en batterijlader correct in de doos zitten (bij de gaten).- Tenslotte wordt de onderkant van de doos gemonteerd op de pilaren in de hoeken door middel van schroeven.

Gefeliciteerd! Toen je aan het einde van deze stap kwam, slaagde je erin om de afstandsbediening opnieuw te maken voor jonge volwassenen met ernstig autisme. In deze fase van het project is het aan te raden om te testen of alles naar wens werkt. Veel succes en plezier!