Устройство для помощи слепым людям

Цель: сделать недорогое устройство, позволяющий незрячим людям лучше адаптироваться к окружающему нас мире.

Задача: Сделать ультразвуковую насадку на трость или ультразвуковой брелок, позволяющие предупреждать о препятствиях на пути.

Ультразвуковой насадка на трость и ультразвуковом брелок – устройства для незрячих людей, которые предупреждают о препятствиях, находящихся выше уровня, на котором их можно обнаружить с помощью обычной трости. Такими препятствиями могут быть автомобили с высокой посадкой, шлагбаумы, высокие заборы. Ультразвуковая насадка крепится на обычную трость, а ультразвуковой брелок вешается на шею или носится в руке, как фонарик.

Работа устройств основана на отражении ультразвуковых волн от препятствий. Измеряя разницу во времени между моментом генерации импульса и моментом приёма отражённого эхо-сигнала, можно определить расстояние до препятствия.

Для разработки устройств необходимо подобрать датчик для измерения расстояния, плату управления и сигнализатор, подобрать элементы питания, способ их зарядки и подходящие корпуса.

Ультразвуковой датчик

Для измерения расстояния до препятствия были протестированы два устройства:

• Arduino-совместимый ультразвуковой модуль HC-SR04
• Автомобильный парктроник HO 3800

Оба устройства работают по схожему принципу. Отличия заключаются в диаграмме направленности датчиков, максимальной дальности определения препятствий и конструктивном исполнении. В ходе испытаний выяснилось, что модули HC-SR04 обладают несколько худшей способностью обнаруживать препятствия и работать в сложных климатических условиях (холод).

В качестве платы управления выбрана платформа Arduino. В нашем случае наиболее применимы платы миниатюрных версий: Arduino Mini, Arduino Nano или Arduino Pro Mini.

Сигнализатор

В зависимости от выбора канала предупреждения (слуховой или тактильный) выбирается исполнительное устройство – зуммер или вибро-мотор. Кроме того, можно комбинировать оба способа оповещения, предоставив пользователю возможность переключения между ними. В ходе тестирования прототипов мы выяснили, что удобнее всего передавать информацию о близости препятствия через вибрацию, т.к. в этом случае не занимается очень важный для незрячего человека аудио канал. Поэтому все разработанные и собранные нами изделия используют вибрацию для предупреждения о препятствии. Интенсивность вибрации пропорциональна расстоянию до препятствия.

Корпус

Нам не удалось подобрать удобный корпус для ультразвуковой насадки на трость среди массово выпускаемых корпусов. Для проведения испытаний устройства мы использовали напечатанный на 3D-принтере корпус из ABS-пластика. Для печати корпуса на 3D-принтере нами была разработана и распечатана 3D-модель (для трости и для брелка).

Использованные при сборке компоненты:

1. Ультразвуковой датчик HC-SR04.
2. Плата управления Adruino Pro Mini.
3. Аккумуляторная батарея 3.7 V 300 mAh.
4. Преобразователь напряжения 0.9V ~ 5V to 5V 600 mA.
5. Модуль зарядки AC/DC 220V to 5 V 1 A.
6. Зарядное устройство LA-520W.
7. Сигнализатор: вибро-моторчик для мобильного телефона 4x10mm DC 3V.
8. Кнопка PB-22E60.
9. Корпус Gainta G1906 (для брелока).
10. Транзистор: bss138/bcr108 или оптрон CPC1230N.

Стоимость комплекта составляет порядка 2000 руб (для трости) и 1500 руб (для брелка).

После проведения предварительных испытаний устройств, мы были вынуждены ограничить дальность обнаружения препятствий до 1,5 метров, для того чтобы не было лишних срабатываний при использовании устройств в потоке людей. При непрерывном изменении уровня вибрации сложнее определить приближение препятствия, поэтому по результатам предварительных испытаний мы остановились на трёх уровнях вибрации.

• Цели
• Задачи
• Актуальность
• Результаты
• Применение
• Оборудование