适用于低视力用户的触觉接近模块(HPM)

描述

Haptic Proximity Module (HPM) 旨在使视力低下或其他视力障碍的人能够通过距离检测器的振动反馈与他们的直接环境互动，并且使用现成的组件可以廉价地做到这一点。这个instructables的目的是分享创建这个设备的部件和过程，希望它能被分享和改进，成为超出我目前想象的东西！我也希望它允许一个人通过制作这个项目并将其赠送给正在经历视力障碍或丧失的人，例如低视力的人，从而帮助另一个人。这个项目是我在澳大利亚墨尔本皇家墨尔本理工大学工业设计荣誉学生的最后一年开发的。特别感谢博士。Scott Mitchell 在帮助形成 HPM 底层代码和进一步技术调试方面的灵感和技术专长。它包括的功能是： - 暂停按钮，关闭测距传感器和电机。- 控制最大 PWM 输出到电机的电位器 (0 - 255) - 控制超声波传感器检测到的最大距离的电位器 (2-200cm) - 范围到电机 PWM 的逆映射，即检测到的距离越接近传感器电机振动更强。熟悉的焊接技能和对电子设备的熟悉程度以及对 Arduino 编程环境的理解都会有所帮助。- 控制最大 PWM 输出到电机的电位器 (0 - 255) - 控制超声波传感器检测到的最大距离的电位器 (2-200cm) - 范围到电机 PWM 的逆映射，即检测到的距离越接近传感器电机振动更强。熟悉的焊接技能和对电子设备的熟悉程度以及对 Arduino 编程环境的理解都会有所帮助。- 控制最大 PWM 输出到电机的电位器 (0 - 255) - 控制超声波传感器检测到的最大距离的电位器 (2-200cm) - 范围到电机 PWM 的逆映射，即检测到的距离越接近传感器电机振动更强。熟悉的焊接技能和对电子设备的熟悉程度以及对 Arduino 编程环境的理解都会有所帮助。 如果您刚开始使用电子/arduino，请先在面包板上构建此项目！前往第 6 步和第 4 步 ，查看代码和原理图以了解它。可以在此处看到用户测试视频。用户测试视频： 

第一步：购物清单

这些是您需要的组件以及我使用的大部分设备。

笔记：

大多数组件都是在澳大利亚境内采购的，它们也应该可以在线获得，并且可供许多其他国家/地区使用。

列出的所有费用均以澳元计算，不含运费。

链接将指向我采购零件的地方。

还要记住，通过一些研究，这些组件可能会在其他地方更便宜……也许是批量购买。

如果 DX 没有发货给您，E-bay 也是从电池、arduino 和潜在测距仪等开始的好地方。

在澳大利亚的 JayCar Electronics 店内可享受学生折扣。

如图： 

剥离板[电路安装，jaycar 电子设备]（约 6 美元） 

McDonald's Straw[完美的直径作为适合振动电机波纹管的护罩]（免费）  

Arduino Nano v.3（兼容）w.out 焊接头[来自 ebay，但可以在Deal Extreme上找到]（14 美元） 

Devantech SRF05 超声波声纳测距仪[距离感应，来自Robotgear.com.au ]（26 美元）（更便宜的选择：HC-SR04 来自DX.com的 4 美元） 

母头 1x4pin 直 0.1"[用于超声波传感器的插座，来自Robotgear.com.au ]（0.45 美元） 

Break Away Headers 40 Pins [ Robotgear.com.au ] ($1.75) 

6mm 轻触开关[ jaycar ] ($0.95) 

3V 直流振动电机[Jameco 部件号256382 ]（4 美元）
超迷你拨动开关[ jaycar ]（2.45 美元） 

50k 9mm 方形电位器线性单组（数量 2） [ JayCar ]（每件 2.75 美元） 

旋钮（数量。2）[ jaycar ]（每件 0.95 美元）选择不同的/回收旧旋钮（如果有的话）

经济型面包板跳线套件 - 5 种颜色[ jaycar ]（3.45 美元） 

Duracell 6V PX28L (2CR11108) 160mAh 电池（数量 2）[ HollyHockBatteries.com.au ]（每件 12.80 美元）（Jaycar的更便宜的选择，每件3.25 美元） 

电池座 pcb 安装 1/2 AA（数量 2）[ RS 澳大利亚]（每件 3.95 美元）

大约成本：99.95美元（任何进一步的成本 + 50 美元 - 慷慨的估计）更便宜的选择大约：56.95美元（任何进一步的成本 + 50 美元 - 慷慨的估计）

未图示： 热缩（$various） 焊料（$various） 异丙醇（Jaycar垫4.95 美元） 用于接近传感器的电线 遮蔽胶带 电工胶带 Velcro 扎带（小卷 - 这部分是可选的，请参阅可选步骤） 工具：

烙铁和设备

第三手

顶锯或带锯

钳

塑料切割工具

剪刀

永久标记

迷你一字螺丝刀

1.15mm钻头

第 2 步：电路板准备、布局和切割

电池座有一个小塑料结节，需要修剪掉，用塑料修剪器来做。

布局 2 x 9mm Pots、1 x arduino nano、1 x 轻触开关、1 x 1x4 接头、2 x 电池座在条板的非铜侧。

当您对此感到满意时，请使用永久性记号笔将其标记出来。还要标记切割轮廓 - 在您实际想要切割的位置留下一排或两排孔，具体取决于您切割可能会破碎的板。如果你更有信心，你可以得到一个精确的削减去吧！ 

使用顶锯切割木板。 

钻出电池座将进入的孔，因为它们比条板孔略大。

用异丙醇清理铜表面

第 3 步：准备传感器

通过焊接电线和接头来准备传感器。提示：

在对整个连接进行热缩之前，每隔两根电线就放置一次热缩。

根据您将 arduino 引脚连接到 1x4 母头的方式，将传感器上的相关电线焊接到公头的电线上。即在传感器上触发以在arduino上触发。这意味着您可以直接插入。

第4步：焊接电路板！

在您承诺焊接之前，请确保您已通读整个说明，特别是通读第 6 步 ，因为此步骤包括 arduino 代码文件。一旦您阅读并理解了代码并可能以面包板的形式对其进行了测试，您将有望发现自己对布局和承诺焊接更有信心。如果对电路布局有任何混淆，请在下方评论。我已经包含了Fritzing文件 [zip]、原理图和条板图。fritzing文件应该可以帮助您更仔细地研究布局 - 我也尝试在条形板上复制布局，尽管有最好的意图，但这很混乱。另外我在布局图中使用了 9V 电池，因为没有 6V 电池frizting  - 9v 电池可以正常工作，但它们不适合板上（除非你有创意......）。焊接顺序：

板上的 Arduino 接头（重要的是 arduino 没有连接到接头上），注意：最好将接头的短端焊接通过，以防 arduino 和电路板之间需要额外的高度来清除任何跳线。

锅和轻触开关打开 - 请注意，该位置与上一步中标记的位置不同。

电池座和 1x4 直头

完成此操作后，标记出跨接电缆的焊接位置。

跳线引线：

将 1x4 直头焊接到数字引脚 8、9、10、GND（VCC、Echo、Trig、Ground）

电池座 - 并联，接地，正极到正极 - 确保该条是空的，并且只有电池电源在其上运行。 

轻触开关接地和数字引脚 4

电位器：因为它们位于与轻触开关接地的公共条上，所以这部分已完成。将一个锅焊接到模拟引脚 6 (A6)，另一个焊接到 7 (A7)。将电压焊接到5v。

将两根电线焊接到拨动开关上，这将用于将电池正极条与 arduino 上的 VIN 引脚桥接。在开关的端子上放一些热缩管。

直流电机：

到后面，直接连接到铜，蓝色连接到 GND，红色连接到数字引脚 3。 

将麦当劳吸管剪成一定长度，然后用胶带粘上，确保用足够的吸管覆盖电机的旋转部分。

要完成电路，您需要断开带状板上的连接。有两种方法可以做到这一点，凌乱的方式和干净的方式。这是混乱的方式：

一切都焊接好后，用永久性记号笔标出需要发生断裂的地方。

继续用一对塑料修剪器切割断裂处，有些区域会变得棘手和脆弱 - 为此小心地使用锋利的刀片。

第 5 步：准备和焊接 Arduino

在焊接 arduino 之前，请务必移除 3x2 排接头，这可以通过拆焊它们或只是修剪接头来完成 - 这是为了在 arduino 和超声波传感器之间创造更多间隙。

用电工胶带盖住 Mini-USB 端口，以防止任何意外短路接触超声波传感器的背面或任何其他裸露的电线。这将防止损坏arduino！ 

翻转 Arduino 并在背面放置一段电工胶带，以防止跳线短路。确保将胶带切成一定宽度，以免妨碍接头销。

在 arduino 上滑动到头针并将它们焊接上。注意：为了节省时间，您可以只焊接正在使用的引脚。

焊接后，连接传感器并用电工胶带覆盖条板的背面，以连接电机并覆盖焊点。

第 6 步：加载代码

了解该过程的这一部分将帮助您了解如何将其焊接在一起。不要害怕先在面包板上试试这个！事实上，我建议您使用面包板进行试运行 - 它确实可以帮助您了解电路以及如何操作其功能。

下载Arduino 1.0.1。 

下载下面的 HPM ZIP 包，它包含两个经过修改以适应 Arduino 1.0.1 的库。

将 HPM 代码包中的 Ultrasonic 和 Button 库安装到 Arduino 环境中。

完成后，在 Arduino 中打开代码。

选择arduino和串口的类型。

使用微型 USB 电缆连接 arduino，注意： 确保电池的电源已关闭！

验证代码，然后转移到 arduino！ 

要检查代码是否正常工作，请打开串行监视器以获取范围、电机 pwm 和距离/PWM 最大设置的位置。 

玩一玩，看看价值观是如何变化的！

第 7 步：可选步骤

这是一个可选步骤。获取魔术贴拉链带并将其缠绕在板上，这样可以轻松使用魔术贴带作为通过带子将其连接到身体的一种方式。或使用 3D CAD 和打印开发您自己的房屋。

第 8 步：视频和建议用途

建议用途（建议使用的图片来）：

把它粘在你的额头上，然后在房子周围散步

将它粘在你的腿上，在膝盖上方或下方，看看你在家具周围的感觉如何。

试着把它系在你的腰上，也许系在腰带上？ 

把它贴在你的背上，看看人们从后面走上来的样子！

第 9 步：下一级：定制 PCB 和 3D 打印外壳

定制 PCB 以适应组件并安装在 3D 打印外壳内。印刷电路板的设计适合本说明书开头列出的组件。这应该有望使建设更快，更容易。定制 PCB 已作为 Gerber 文件包含在 .zip 和 3D 打印外壳中作为 STL 文件。gerber 文件仍有一些问题，但它们已经过测试和打印，所以请根据需要调整它们！如有任何问题，请提出，我会看看我能提供什么帮助！