מדריך הליכה לשיפור הניידות של אנשים עם לקות ראייה: 6 שלבים

2025 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2025-01-23 14:46

מטרת המדריך היא לפתח מדריך הליכה שיכול לשמש אנשים עם מוגבלויות, במיוחד לקויי ראייה. מתכוון המדריך לחקור כיצד ניתן להשתמש ביעילות במדריך ההליכה, כך שניתן יהיה לנסח את דרישות העיצוב לפיתוח מדריך הליכה זה. כדי להגשים את המטרה, להנחיה זו יש את היעדים הספציפיים הבאים.

• לתכנן וליישם את אב טיפוס המשקפיים להנחיית לקויי הראייה
• לפתח מדריך הליכה להפחתת התנגשות עם מכשולים לאנשים עם לקות ראייה
• לפתח שיטה לאיתור מהמורות על פני הכביש

שלוש חתיכות של חיישני מדידת מרחק (חיישן קולי) משמשים במדריך ההליכה על מנת לזהות את המכשול לכל כיוון כולל קדמי, שמאל וימין. בנוסף, המערכת מזהה את הבורות על פני הכביש באמצעות חיישן ורשת עצבית מתפתלת (CNN). העלות הכוללת של אב הטיפוס המפותח שלנו היא כ -140 דולר והמשקל הוא כ 360 גרם כולל כל הרכיבים האלקטרוניים. הרכיבים המשמשים את אב הטיפוס הם רכיבים מודפסים בתלת מימד, פטל פאי, מצלמת פטל פאי, חיישן קולי וכו '.

שלב 1: חומרים דרושים

• חלקים מודפסים בתלת מימד

  1. 1 x מקדש שמאלי מודפס בתלת מימד
  2. 1 x מקדש ימני מודפס בתלת מימד
  3. 1 x מסגרת ראשית מודפסת בתלת מימד

• אלקטרוניקה וחלקים מכניים

  1. 04 x חיישן אולטרסאונד (HC-SR04)
  2. Raspberry Pi B+ (https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-3-model-b-plus/)
  3. מצלמת פטל פי (https://www.raspberrypi.org/products/camera-module-v2/) סוללת ליתיום-יון
  4. חוטים
  5. אֹזְנִית

• כלים

  1. דבק חם
  2. חגורת גומי (https://www.amazon.com/Belts-Rubber-Power-Transmis…

שלב 2: חלקים מודפסים בתלת מימד

אב טיפוס המשקפיים מעוצב ב- SolidWorks (מודל תלת מימד) בהתחשב במימד של כל רכיב אלקטרוני. במידול החיישן האולטרסוני הקדמי ממוקם במחזה לאיתור המכשולים הקדמיים בלבד, החיישנים האולטראסוניים השמאליים והימניים מוגדרים ל -45 מעלות מנקודת מרכז המשקפיים על מנת לזהות מכשולים בתוך כתפו וזרועו של המשתמש; חיישן אולטרסוני נוסף ממוקם כלפי הקרקע הפונה לאיתור בור. מצלמת ה- Rpi ממוקמת בנקודה המרכזית של המחזה. בנוסף, המקדש הימני והשמאלי של המחזה נועד למקם את פאי הפטל והסוללה בהתאמה. החלקים המודפסים של SolidWorks ו- 3D מוצגים ממבט שונה.

השתמשנו במדפסת תלת מימד כדי לפתח את דגם התלת מימד של המחזה. מדפסת תלת מימד יכולה לפתח אב טיפוס בגודל מקסימלי של 34.2 x 50.5 x 68.8 (L x B x H) ס מ. מלבד זאת, החומר המשמש לפיתוח המודל של המחזה הוא נימה של חומצה פוליאקטית (PLA) וקל להשיג וזול בעלות. כל חלקי המחזה מיוצרים בבית וניתן לבצע את תהליך ההרכבה בקלות. על מנת לפתח את המודל של המחזה, כמות PLA עם חומר תומך נחוצה בכ- 254 גרם.

שלב 3: הרכבת הרכיבים

כל הרכיבים מורכבים.

1. הכנס את פאי הפטל למקדש הימני המודפס בתלת מימד
2. הכנס את הסוללה למקדש השמאלי המודפס בתלת -ממד
3. הכנס את המצלמה לחזית המסגרת הראשית שבה נוצר החור למצלמה
4. הכנס את החיישן הקולי בחור שצוין

שלב 4: חיבורי חומרה

החיבור של כל רכיב ממופה באמצעות פטל הפאי ומוצג כי סיכת ההדק וההד של החיישן הקדמי מחוברת עם סיכת GPIO8 ו- GPIO7 של פטל הפטל. GPIO14 ו- GPIO15 מחברים את ההדק ואת סיכת ההד של חיישן זיהוי בור. הסוללה והאוזניות מחוברים באמצעות כוח מיקרו USB ויציאת שקע שמע של פטל פאי.

שלב 5: אב טיפוס של משתמשים

ילדים עיוורים לובשים את אב הטיפוס ומרגישים שמחים להסתובב בסביבה ללא התנגשות עם מכשולים. המערכת הכוללת נותנת חוויה טובה תוך בדיקה עם לקויי ראייה.

שלב 6: סיכום ותוכנית עתידית

המטרה העיקרית של מדריך זה היא לפתח מדריך הליכה המסייע לאנשים עם לקות ראייה לנווט באופן עצמאי בסביבות. מערכת גילוי המכשולים שמה לה למטרה להצביע על הימצאותם של מכשולים סביב הסביבה בכיוון הקדמי, השמאלי והימני. מערכת גילוי הבור מזהה את הבורות על פני הכביש. החיישן הקולי ומצלמת ה- Rpi משמשים ללכידת הסביבה בעולם האמיתי של מדריך ההליכה שפותח. המרחק בין המכשול והמשתמש מחושב על ידי ניתוח הנתונים מהחיישנים האולטראסוניים. תמונות בורות מאומנות בתחילה באמצעות רשת עצבית מתפתלת והבורות מזוהות על ידי לכידת תמונה אחת בכל פעם. לאחר מכן, אב הטיפוס של מדריך ההליכה מפותח בהצלחה עם משקל של כ 360 גרם כולל כל הרכיבים האלקטרוניים. ההודעה למשתמשים מסופקת בנוכחות מכשולים ובורות באמצעות אותות שמע באמצעות אוזניות.

בהתבסס על העבודה התיאורטית והניסיונית שבוצעה במהלך ההוראה, מומלץ לבצע מחקר נוסף כדי לשפר את יעילות מדריך ההליכה על ידי התייחסות לנקודות הבאות.

• מדריך ההליכה המפותח הפך מעט מגושם עקב שימוש במספר רכיבים אלקטרוניים. לדוגמה, נעשה שימוש בפאי הפטל אך אין להשתמש בכל הפונקציות של פטל הפטל כאן. מכאן שפיתוח מעגל משולב ספציפי ליישום (ASIC) עם הפונקציות של מדריך ההליכה המפותח יכול להפחית את הגודל, המשקל והעלות של אב הטיפוס
• בסביבה האמיתית, כמה מכשולים קריטיים שעומדים בפני אנשים עם לקות ראייה הם גבשושיות על פני הכביש, מצב מדרגות, חלקות פני הכביש, מים על פני הכביש וכו '. עם זאת, מדריך ההליכה המפותח מזהה רק את בורות הכביש משטח. לפיכך, שיפור מדריך ההליכה בהתחשב במכשולים קריטיים אחרים עשוי לתרום בהמשך המחקר לסיוע ללקויי ראייה.
• המערכת יכולה לזהות נוכחות של מכשולים אך לא יכולה לסווג את המכשולים החיוניים לאנשים עם לקות ראייה בניווט. פילוח סמנטי של פיקסל של הסביבה עשוי לתרום לקטלוג המכשולים סביב הסביבה.