Shark Tank India — шоу, которое вдохновило многих индийцев начать свое собственное предпринимательское путешествие, недавно представило свою собственную компанию, которая в настоящее время производит электронные устройства для помощи слабовидящим (слепым) людям.
Одним из таких устройств этой компании, которое привлекло внимание авторов данного проекта, стало Saarthi — устройство, которое поможет слабовидящим людям ориентироваться и обнаруживать препятствия с помощью гидролокационной технологии. Это вдохновило их создать что-то очень похожее и проверить, как оно работает. Хотя рассматриваемый здесь проект не полностью похож на его промышленный аналог, наша умная трость для слепых (слабовидящих) людей на основе платы Arduino способна оказать реальную помощь в ориентации таким людям. Ранее на нашем сайте мы уже рассматривали проект аналогичной умной трости для слабовидящих, которая уже набрала достаточно большое количество просмотров на нашем сайте. Можете выбрать из этих двух проектов умной трости тот, который вам больше понравится.
Оригинал данной статьи вы можете посмотреть по этой ссылке, там же представлено и видео с демонстрацией работы проекта.
Необходимые компоненты
- Плата Arduino Pro Mini (купить на AliExpress).
- Ультразвуковой датчик HC-SR04 (купить на AliExpress).
- Зуммер (купить на AliExpress).
- Тактильный двигатель (Haptic motor).
- Литий-ионная батарея.
- Переключатель.
- Соединительные провода.
Схема проекта
Схема умной трости для слепых (слабовидящих) людей на основе платы Arduino представлена на следующем рисунке.
Основным чувствительным элементом данной схемы является ультразвуковой датчик. Мы использовали плату Arduino Pro Mini из-за ее небольшого размера. Так же, как и в оригинальном продукте, использовались тактильные моторы, чтобы люди с нарушениями зрения могли получить обратную связь, а также был добавлен зуммер. Все устройство запитывается от литий-ионного аккумулятора напряжением 3,7 В.
Объяснение программы для Arduino
Полный код программы приведен в конце статьи, здесь же мы кратко рассмотрим его основные фрагменты.
Первым делом в коде программы дадим осмысленные имена используемым контактам. TRIGGER_PIN подключен к триггерному контакту ультразвукового датчика, ECHO_PIN подключен к контакту echo датчика.
|
1 2 3 4 5 |
// Pin assignments const int TRIGGER_PIN = 6; const int ECHO_PIN = 5; const int buzzer = 4; const int MOTOR_PIN = 7; |
Затем зададим границу дистанции, при которой зуммер должен издавать звуковой звуковой сигнал, чтобы предупредить человека об опасности. Также при этом должно подаваться питание на тактильный мотор.
|
1 2 |
// Threshold distances const int ALERT_DISTANCE = 100; // Alert if object is within 30 cm |
Далее зададим константы времени, который будут использоваться в нашей программе. BUZZER_ON_TIME и MOTOR_ON_TIME — это продолжительности времени, в течение которых зуммер и тактильный мотор должны быть во включенном состоянии. LOOP_DELAY — это задержка между считывании показаний с ультразвукового датчика.
|
1 2 3 4 |
// Timing constants const int BUZZER_ON_TIME = 500; // Buzzer on time in milliseconds const int MOTOR_ON_TIME = 200; // Haptic motor on time in milliseconds const int LOOP_DELAY = 50; // Main loop delay in milliseconds |
В функции void setup() мы зададим режимы работы используемых контактов (на ввод или вывод данных) и инициализируем последовательную связь со скоростью 9600 бод для целей отладки.
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
void setup() { // Set up pins pinMode(TRIGGER_PIN, OUTPUT); pinMode(ECHO_PIN, INPUT); pinMode(buzzer, OUTPUT); pinMode(MOTOR_PIN, OUTPUT); // Start serial communication for debugging Serial.begin(9600); } |
В основном цикле нашей программы мы будем непрерывно считывать показания ультразвукового датчика и проверять, находится ли измеренное расстояние ниже порога ALERT_DISTANCE. Сначала мы будем подавать триггерный сигнал на ультразвуковой датчик, а затем измерять длительность импульса результирующего эха. Затем будем рассчитывать расстояние на основе скорости звука и времени, которое потребовалось импульсу, чтобы добраться до объекта и обратно.
Если измеренное расстояние меньше или равно ALERT_DISTANCE, программа активирует зуммер и тактильный мотор на заданный период времени. Зуммер включается с помощью функции tone().
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 |
void loop() { // Send ultrasonic pulse digitalWrite(TRIGGER_PIN, LOW); delayMicroseconds(2); digitalWrite(TRIGGER_PIN, HIGH); delayMicroseconds(10); digitalWrite(TRIGGER_PIN, LOW); // Measure pulse duration long duration = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH); // Calculate distance in cm int distance = duration / 58; // Debug output Serial.print("Distance: "); Serial.print(distance); Serial.println(" cm"); // Check for alerts if (distance <= ALERT_DISTANCE) { // Turn on buzzer tone(buzzer, 1000, 1000); // 1KHz digitalWrite(MOTOR_PIN, HIGH); delay(BUZZER_ON_TIME); digitalWrite(MOTOR_PIN, LOW); noTone(buzzer); // 1KHz } noTone(buzzer); // 1KHz // Wait before taking another reading delay(LOOP_DELAY); } |
3D печать корпуса устройства и сборка проекта
Создание корпуса, напечатанного на 3D-принтере, было, пожалуй, самой сложной частью всего проекта. Мы использовали Solid Works для всего процесса моделирования и ender pro для его печати.
После того, как необходимые детали были напечатаны на 3D-принтере, мы собрали электронику внутри корпуса, напечатанного на 3D-принтере и закрепили их с помощью двойного скотча и клеевого пистолета.
Тестирование работы проекта
Тестирование работы нашей умной трости показано в следующем коротком видео.
Общая стоимость создания этого проекта для его авторов составила около 1000 рупий, включая детали, напечатанные на 3D-принтере. Оригинальный Saathi продавался на Amazon примерно за 2500 рупий. Хотя они старались воспроизвести проект как можно лучше, его самодельная версия все таки нуждается в некоторых улучшениях. Авторы надеются что вам понравится этот проект.
Исходный код программы (скетча)
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 |
// Pin assignments const int TRIGGER_PIN = 6; const int ECHO_PIN = 5; const int buzzer = 4; const int MOTOR_PIN = 7; // Threshold distances const int ALERT_DISTANCE = 100; // Alert if object is within 30 cm // Timing constants const int BUZZER_ON_TIME = 500; // Buzzer on time in milliseconds const int MOTOR_ON_TIME = 200; // Haptic motor on time in milliseconds const int LOOP_DELAY = 50; // Main loop delay in milliseconds void setup() { // Set up pins pinMode(TRIGGER_PIN, OUTPUT); pinMode(ECHO_PIN, INPUT); pinMode(buzzer, OUTPUT); pinMode(MOTOR_PIN, OUTPUT); // Start serial communication for debugging Serial.begin(9600); } void loop() { // передаем ультразвуковой импульс digitalWrite(TRIGGER_PIN, LOW); delayMicroseconds(2); digitalWrite(TRIGGER_PIN, HIGH); delayMicroseconds(10); digitalWrite(TRIGGER_PIN, LOW); // Measure pulse duration long duration = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH); // Calculate distance in cm int distance = duration / 58; // Debug output Serial.print("Distance: "); Serial.print(distance); Serial.println(" cm"); // Check for alerts if (distance <= ALERT_DISTANCE) { // включаем зуммер tone(buzzer, 1000, 1000); // 1KHz digitalWrite(MOTOR_PIN, HIGH); delay(BUZZER_ON_TIME); digitalWrite(MOTOR_PIN, LOW); noTone(buzzer); // 1KHz } noTone(buzzer); // 1KHz // ждем перед следующим считыванием delay(LOOP_DELAY); } |
