Arduino-gestütztes „Drittes Auge“: Assistives Sehgerät für Blinde

Komponenten und Zubehör

	SparkFun Arduino Pro Mini 328 - 5V/16MHz	×	5
	5 Ultraschallsensoren	×	5
	Lochrasterplatine	×	5
	Vibrationsmotor	×	5
	Summer	×	5
	5 mm LED: Rot	×	5
	Schiebeschalter	×	5
	Weiblicher Header 8-polig 1 Reihe (2,54 mm)	×	2
	Männlicher Header 40-polig 1 Reihe (2,54 mm)	×	2
	Jumperkabel (allgemein)	×	4
	Powerbank	×	1
	Einige Gummibänder und Aufkleber (um es als tragbares Band zu machen)	×	1
	3,7 V LiPo Akku	×	1

Notwendige Werkzeuge und Maschinen

	Lötkolben (allgemein)
	Heißklebepistole (allgemein)

Apps und Online-Dienste

Arduino IDE

Über dieses Projekt

• Die erste Wearable-Technologie für blinde Menschen

• Nutzung von Ultraschallwellen zur Hinderniserkennung

• Benachrichtigung des Nutzers durch Vibration/Summer-Ton

Das „Dritte Auge“ für blinde Menschen ist eine Innovation, die Blinden hilft, mit Geschwindigkeit und Vertrauen zu navigieren, indem es nahe Hindernisse mittels Ultraschallwellen erkennt und sie durch Summer-Ton oder Vibration warnt. Sie müssen das Gerät lediglich als Band oder Kleidungsstück tragen.

Laut WHO sind weltweit schätzungsweise 39 Millionen Menschen blind. Sie leiden im Alltag unter großen Härten. Betroffene nutzen seit vielen Jahren den traditionellen weißen Stock, der zwar effektiv ist, aber noch viele Nachteile hat. Eine andere Möglichkeit ist ein Haustier wie ein Hund, aber das ist sehr teuer. Ziel des Projekts ist es, einen günstigen und effizienteren Weg zu entwickeln, um Sehbehinderten die Navigation mit mehr Komfort, Geschwindigkeit und Vertrauen zu ermöglichen.

Video

Sehen Sie das Video der Funktionsweise.

Sehen Sie das Video, das in einem Nachrichtensender lief (Malayalam-Sprache).

Neuartigkeit des Projekts: Dies ist die erste Wearable-Technologie für blinde Menschen, die alle Probleme bestehender Technologien löst. Heutzutage gibt es viele Instrumente und Smart Devices für sehbehinderte Menschen zur Navigation, aber die meisten haben Probleme beim Tragen und der Hauptnachteil ist, dass sie viel Training erfordern. Eine der Hauptbesonderheiten dieser Innovation ist, dass sie für jeden erschwinglich ist – die Gesamtkosten liegen unter 25 $ (~1500 INR). Es gibt keine solchen Geräte auf dem Markt, die wie Kleidung getragen werden können und so niedrige Kosten und Einfachheit bieten. Bei großflächigem Einsatz mit Verbesserungen am Prototyp wird dies der Gemeinschaft drastisch zugutekommen.

Schritt 1: Bestehende Systeme

• Weißer Stock

• Blindenhund

• Smart Devices (z. B. Vision – eine Taschenlampe für Blinde)

Probleme der bestehenden Systeme:

• Weißer Stock – Kann leicht brechen/zerbrechen, der Stock kann in Pflasterrissen oder an verschiedenen Objekten hängen bleiben.

• Blindenhund – Enorme Kosten. (~42.000 $ / 280.000 Rs)

• Gemeinsame Nachteile (einschließlich Smart Devices) Nicht einfach zu tragen, erfordern viel Training zur Nutzung

Merkmale des „Dritten Auges“ für blinde Menschen: Durch Tragen dieses Geräts können sie vollständig auf den weißen Stock und ähnliche Geräte verzichten. Dieses Gerät hilft Blinden, ohne Stock zu navigieren, was für sie etwas lästig ist. Sie können es einfach als Band oder Kleidung tragen, und es funktioniert sehr präzise, wobei sie nur sehr wenig Training benötigen.

Schritt 2: Vollständige Projektbeschreibung

Ich habe ein spezielles tragbares Gerät basierend auf dem Arduino-Board entworfen, das wie Kleidung für Blinde getragen werden kann. Dieses Gerät ist mit fünf Ultraschallsensoren ausgestattet, bestehend aus fünf Modulen, die an verschiedenen Körperstellen angeschlossen sind. Davon zwei für beide Schultern, weitere zwei für beide Knie und einer für die Hand. Mit den fünf Ultraschallsensoren können blinde Menschen Objekte in einer fünfdimensionalen Ansicht um sich herum erkennen und sich leicht überall fortbewegen. Wenn der Ultraschallsensor ein Hindernis detektiert, benachrichtigt das Gerät den Nutzer durch Vibrationen und Summer-Töne. Die Intensität der Vibration und die Frequenz des Piepens nehmen mit abnehmender Distanz zu – es ist ein vollautomatisches Gerät.

Merkmalsverbesserungen:

Das gesamte Projekt kann in Form einer Jacke gebaut werden, sodass das Gerät nicht einzeln angelegt werden muss. Einsatz speziell entwickelter Platinen statt Arduino und hochwertiger Ultraschallsensoren ermöglicht schnellere Reaktion, wodurch das Gerät auch in Menschenmengen funktionstüchtig wird.

Schritt 3: Erfolgreich getestet mit Hilfe einer sehbehinderten Person.

Mehr dazu hier im Facebook-Post unseres Schul-Science-Lehrers.

Auszeichnungen für diese Innovation.

• 1. Preis für PPT Innovation Award

• 2. Preis auf Landesebene Wissenschaftsmesse (veranstaltet von der Regierung von Kerala)

Schritt 4: Prototyping der Idee – Verwendete Teile

Materialien

• 5 x Arduino Pro Mini
• 5 x Ultraschallsensor
• 5 x Lochrasterplatine
• 5 x Vibrationsmotor
• 5 x Summer
• 5 x Rote LEDs
• 5 x Schalter
• Männliche und weibliche Header-Pins
• 4 x Jumperkabel
• Eine Powerbank
• Eine 3,3 V alte Handy-Batterie
• Einige Gummibänder und Aufkleber (um es als tragbares Band zu machen)

Schritt 5: Schaltplan

Verdrahtungsanleitung.

• Masse von LED, Summer und Vibrationsmotor an GND des Arduino

• Pluspol der LED und mittleres Bein des Schalters an Arduino Pin 5

• Pluspol des Summers an erstes Bein des Schalters

• Pluspol des Vibrationsmotors an drittes Bein des Schalters

• Ultraschallsensor
• Ultraschallsensor Pin VCC – Arduino Pin VCC
• Ultraschallsensor Pin GND – Arduino Pin GND
• Ultraschallsensor Pin Trig – Arduino Pin 12
• Ultraschallsensor Pin Echo – Arduino Pin 12

Der hier verwendete Schalter dient zur Moduswahl (Summer- oder Vibrationsmodus).

Abbildung 2 – Module mit Strom versorgen: Die 4 Arduino Pro Mini an einen USB-Male-Stecker anschließen und an die Powerbank anschließen. Für das Modul an der Hand eine kleine Lithiumbatterie nutzen.

Schritt 6: Module bauen

• Zuerst die Lochrasterplatine auf 5 x 3 cm zuschneiden und die weiblichen Header für den Arduino auf die Platine löten.
• Dann den Summer verlöten.
• Dann den Vibrationsmotor mit der Heißklebepistole befestigen und Kabel daran löten.
• Dann die LED anschließen.
• Dann den Schalter anschließen.
• Dann Header-Pins für Ultraschallsensoren und Batterieeingang anschließen.
• Dann alles wie im Schaltplan gezeigt verlöten.
• Jetzt Arduino und Ultraschallsensor an die Platine anschließen.

Auch das elastische Band an alle Module anschließen.

3 weitere Module sind genauso wie oben beschrieben zu bauen, aber für das Hand-Modul gibt es einen kleinen Unterschied. Besuchen Sie den nächsten Schritt, bevor Sie das letzte Modul bauen.

Schritt 7: Code + Hand-Modul bauen

• Ultraschallsensor mit 4 Jumperkabeln an die Platine anschließen.
• Dann eine 3,7-V-Handy-Batterie an dieses Modul anschließen.
• Dann das elastische Band wie in der Abbildung gezeigt anschließen.

Zum Schluss den Code auf jedes Arduino-Board hochladen und die 4 anderen Module über die Powerbank mit Strom versorgen.

Im Arduino verwendeter Code:

 //VISIT : www.robotechmaker.com
 const int pingTrigPin = 12; //Trigger verbunden mit PIN 7
 const int pingEchoPin = 10; //Echo verbunden mit PIN 8
 int buz=5; //Summer an PIN 4
 void setup() {
   Serial.begin(9600);
   pinMode(buz, OUTPUT);
 }
 void loop() {
   long duration, cm;
   pinMode(pingTrigPin, OUTPUT);
   digitalWrite(pingTrigPin, LOW);
   delayMicroseconds(2);
   digitalWrite(pingTrigPin, HIGH);
   delayMicroseconds(5);
   digitalWrite(pingTrigPin, LOW);
   pinMode(pingEchoPin, INPUT);
   duration = pulseIn(pingEchoPin, HIGH);
   cm = microsecondsToCentimeters(duration);
   if(cm<=50 && cm>0) {
     int d= map(cm, 1, 100, 20, 2000);
     digitalWrite(buz, HIGH);
     delay(100);
     digitalWrite(buz, LOW);
     delay(d);
   }
   Serial.print(cm);
   Serial.print("cm");
   Serial.println();
   delay(100);
 }
 long microsecondsToCentimeters(long microseconds) {
   return microseconds / 29 / 2;
 }

Third_eye_for_blinds.ino

Code

• Im Arduino verwendeter Code

Im Arduino verwendeter CodeC/C++

 //VISIT : www.robotechmaker.com
 const int pingTrigPin = 12; //Trigger connected to PIN 7
 const int pingEchoPin = 10; //Echo connected yo PIN 8
 int buz=5; //Buzzer to PIN 4
 void setup() {
   Serial.begin(9600);
   pinMode(buz, OUTPUT);
 }
 void loop() {
   long duration, cm;
   pinMode(pingTrigPin, OUTPUT);
   digitalWrite(pingTrigPin, LOW);
   delayMicroseconds(2);
   digitalWrite(pingTrigPin, HIGH);
   delayMicroseconds(5);
   digitalWrite(pingTrigPin, LOW);
   pinMode(pingEchoPin, INPUT);
   duration = pulseIn(pingEchoPin, HIGH);
   cm = microsecondsToCentimeters(duration);
   if(cm<=50 && cm>0) {
     int d= map(cm, 1, 100, 20, 2000);
     digitalWrite(buz, HIGH);
     delay(100);
     digitalWrite(buz, LOW);
     delay(d);
   }
   Serial.print(cm);
   Serial.print("cm");
   Serial.println();
   delay(100);
 }
 long microsecondsToCentimeters(long microseconds) {
   return microseconds / 29 / 2;
 }

Schaltpläne