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2020硬设报告

盲人自动导航系统(头盔部分)

开发说明

• Headgear_Pro向下兼容Headgear_Lite,因此建议直接使用Headgear_Pro进行开发,在Lite版本中只需要一点修改即可

说明展示视频

• https://cloud.tsinghua.edu.cn/f/f6ff1bf1e7b34883bfde/

功能特点:

• 帮助盲人导航,通过衣架反射实现人的自动转头,方便残疾人凭借直觉直接行走.
• 帮助盲人避障,通过头两边的震动模块的不同震动模式(间歇震动、长震动).实现障碍物以及停止行走的提示.
• 提供头部转角获取,帮助导航.

主要工作:

• 头套硬件部分
  • 装置1(Lite版)
    • 金属件的制作以及装置的固定
    • 鸭舌帽的改装
    • 电路安装
    • 实验可行性验证与硬件的调整
    • 调试实现参数
  • 装置2(Pro版)
    • 头盔整体的建模以及相应的制作
    • 液压装置的设计与制作
    • 电路及相关模块的安装
    • 验证实验、参数的调试
• 头套软件部分
  • 转向部分
    • 实现方案1的定时转向以及电机力度调节
    • 实现方案2的液压控制以及压力自动适应调节
  • 震动提示部分
    • 实现电机的长震动与间歇震动并封装为相应移动停止函数
  • 接口部分
    • 提供转向、震动接口
    • 提供三维角度获取接口
    • 提供占空比、震动模式修改接口

所用模块

• 方案1(EYE Lite)
  • Arduino UNO * 1
  • MPU6050 * 1
  • 电机 * 2
  • 减速箱&摩擦轮 * 2
  • 震动马达模块 * 2
  • L298N 电机控制模块 * 2
  • 12864液晶模块(调试用) * 1
  • DX-BT18蓝牙模块(调试用) * 1
  • 9V电池*2
• 方案2(EYE Pro)
  • Arduino UNO * 1
  • MPU6050 * 1
  • 电机 * 2
  • 减速箱 * 2
  • 针筒 * 4 输液延长管 * 2
  • 震动马达模块 * 2
  • L298N 电机控制模块 * 2
  • 薄膜压力电阻&线性电压转换模块 * 2
  • 12864液晶模块(调试用) * 1
  • DX-BT18蓝牙模块(调试用) * 1
  • USB升压模块

所用技术:

• 液压传动
• 压力自动控制技术

参考资料

• 实验原理部分
  • Matsue R, Sato M, Hashimoto Y, et al. “Hanger reflex”:A reflex motion of a head by temporal pressure for wearable interface[C]. society of instrument and control engineers of japan, 2008: 1463-1467.
  • Sato M, Matsue R, Hashimoto Y, et al. Development of a head rotation interface by using Hanger Reflex[C]. robot and human interactive communication, 2009: 534-538.
  • Kajimoto官方账号: https://www.youtube.com/watch?v=on22yoI40TI
• MPU6050模块的使用参考https://zhuanlan.zhihu.com/p/20082486