Тактильное устройство обнаружения препятствий (для помощи незрячим людям в пространственной ориентации). 2 этап реализации.

Тактильное устройство обнаружения препятствий (для помощи незрячим людям в пространственной ориентации).  2 этап реализации.
Даты проведения
с 2017-01-05 по 2017-05-09
По данным Всемирной организации здравоохранения одной из серьезных проблем здравоохранения в мире является потеря зрения. Сейчас в мире 39 миллионов человек являются полностью незрячими, а это каждый 200-ый житель земли. Большая их часть (90%) имеет низкий уровень доходов, поэтому существенная часть современной помощи незрячим для них недоступна. Создание устройства, отвечающего задачам проекта, значительно повысит уровень жизни большинства незрячих людей. По данным Всероссийского общества слепых в России 215 тыс. чел. полностью лишены зрения. Однако, согласно статистической информации Всемирной организации здравоохранения каждый 200 человек в мире является слепым, а значит в России фактическое количество незрячих людей может составлять 780 тыс. чел.

Ход работы:

Были разработаны 3Д-модель корпуса в программе SolidWorks и компактная печатная плата в программе P-CAD.
Разработанный цифровой проект двухслойной печатной платы имеет компактные размеры, позволяет отказаться от проводов и повысить надежность работы устройства, а также изготовить плату на производстве.
Корпус напечатан на 3d принтере. Все компоненты устройства были компактно размещены в корпусе. В нем размещены 3 ультразвуковых сенсора с шагом 65 градусов, которые управляются микроконтроллером. Эти изменения позволили уменьшить вес устройства и сделать возможным его установку в обыкновенную бейсбольную шляпу.
В ходе разработки проекта была решена интересная задача при написании программы для второго прототипа устройства. Требовалось обеспечить непрерывное измерение расстояние ультразвуковыми датчиками и при этом управлять интервалами между включением и выключением вибромоторов, не используя функцию delay(). Для определения моментов включения и выключения моторов был задействован оператор %(modulo).
Была разработана интеллектуальная система информирования пользователя, которая обеспечивает наряду с проведением с большой скоростью (10 раз в секунду) измерения расстояний до препятствия и информирование пользователя только в случае необходимости (изменение расстояние на заданную величину или в случае приближения к препятствию на критическое расстояние <15 см). Данное решение позволило значительно повысить информативность устройства для пользователя.
Инновационным решением при создании второго прототипа стало создание устройства, пригодного для установки в обыкновенной бейсболке, что сделало его универсальным, удобным и снизило вес устройства. Во втором прототипе реализована интеллектуальная система информирования пользователя, которая обеспечивает наряду с проведением с большой скоростью (10 раз в секунду) измерения расстояний до препятствия и информирование пользователя только в случае необходимости. Устройство имеет низкую стоимость по сравнению с существующими аналогами (его стоимость при самостоятельном изготовлении не превышает 1000 руб.).

Руководитель:

Краснова Ирина Анатольевна лицей 1502 при МЭИ, Фаблаб "Экспериментариум", Москва
После завершения первого этапа проекта устройство было продемонстрировано во Всероссийском обществе слепых, чтобы удостовериться в его практической значимости. Были получены замечания и идеи от тех, для кого этот проект наиболее важен. По результатам было принято решения о создании второй версии прототипа (2 этап реализации проекта) и его испытаний. Материалы по первому этапу проекта, представленных осенью 2015 года, находятся по ссылке https://drive.google.com/drive/u/0/folders/0B31v0zGyF_yKeHJDQktYRWVXa1k
"Для реализации второго этапа проекта решались следующие задачи: • рассмотреть возможность использования более распространенной модели головного убора; • предусмотреть возможность регулировки размера шляпы; • уменьшить вес устройства; • разработать новый алгоритм работы устройства и новое программное обеспечение для оптимизации потока тактильной информации, предоставляемой устройством."
По данным Всемирной организации здравоохранения одной из серьезных проблем здравоохранения в мире является потеря зрения. Сейчас в мире 39 миллионов человек являются полностью незрячими, а это каждый 200-ый житель земли. Большая их часть (90%) имеет низкий уровень доходов, поэтому существенная часть современной помощи незрячим для них недоступна. Создание устройства, отвечающего задачам проекта, значительно повысит уровень жизни большинства незрячих людей. По данным Всероссийского общества слепых в России 215 тыс. чел. полностью лишены зрения. Однако, согласно статистической информации Всемирной организации здравоохранения каждый 200 человек в мире является слепым, а значит в России фактическое количество незрячих людей может составлять 780 тыс. чел.
"Второй прототип устройства имеет улучшенные потребительские характеристики. Прототип изготовлен в форме бейсболки, что повышает его удобство использования (универсальный головной убор, регулировка размера посадки и т.д.). Программный код для микроконтроллера был переработан. Была убрана постоянная непрекращающаяся вибрация и уменьшен диапазон чувствительности сенсоров. Теперь устройство не транслирует в реальном времени значение расстояния посредством вибрации, а запоминает последнее значение расстояния до препятствия и сигнализирует только в случае его изменения более чем 30см. Наличие чертежей для создания 3Д корпуса и печатной платы упрощает его изготовление. Отказ от проводов привел к уменьшению веса и компактным размерам второго прототипа. Полный отчет о выполненной работе см: https://drive.google.com/open?id=0B31v0zGyF_yKa29aYTd6eFBNaEU"
Согласно полученным отзывам незрячих людей об устройстве, оно может являться вспомогательным средством (в дополнении к трости) и помогать ориентироваться в незнакомых помещениях и передвигаться, избегая препятствий. Устройство получилось недорогим и простым в изготовлении, а значит, легко может быть изготовлено любым заинтересованным лицом – родственником или знакомым незрячего человека или врачом, осуществляющим реабилитационную деятельность. После получения медицинского заключения устройство может применяться для социальной реабилитации людей, потерявших зрение, и для обучения их эффективным приемам ориентировки в малом и большом пространстве.
Для печати корпуса использовался 3Д принтер Mojo. Для определения расстояния до препятствий в устройстве применяются ультразвуковой датчик HC-SR04, а для информирования пользователя о препятствии тактильное воздействие – вибрация, создаваемая микровибромоторами. Для управления устройством используется микроконтроллер Arduino Pro Mini. Изготовление двухслойной печатной платы по разработанной цифрой модели осуществлялось промышленным способом.
О проекте

Проект опубликовал

Целевая аудитория

школьники 8-11 класс абитуриенты студенты специалисты преподаватели

Специализации

Радиоэлектроника Робототехника Программирование Конструирование

Области знаний

Математика и информатика Техника и инженерные науки