超音波スマートグラス：視覚障害者の移動を支援するデバイス

プロジェクトの背景

小学 5 年生の Jacob くんが STEM フェアのエンジニアリング部門で制作したプロジェクトです。白杖では地面の障害物は検知できても、頭上や胸の高さにある障害物（枝、看板、開いたドアなど）を検知できない課題に着目し、超音波センサーとブザーを搭載したメガネ型デバイスを開発しました。安価でシンプルながら、視覚障害者の安全性を高める実用的なソリューションです。

構成部品

パーツ	数量	備考
Arduino Pro Mini 328（5V/16MHz）	1	他の Arduino ボードでも動作可能
HC-SR04 超音波距離センサー	1
ブザー（アクティブ/パッシブ問わず）	1
ジャンパーワイヤー	1 セット
サングラス（フレームのみ）	1	センサーとブザーを取り付け

必要な工具

はんだごて、ホットグルーガン
Arduino IDE（Web Editor も可）

動作原理

HC-SR04 から超音波パルスを送信、反射波の帰還時間を測定し距離を算出
距離 31〜62 cm：断続的なビープ音で警告
距離 31 cm 未満：連続ビープ音で危険を即座に通知
電源：9V 電池（Pro Mini RAW ピン入力）

配線概要

Trig ピン → D8、Echo ピン → D7
ブザー → D12
HC-SR04 VCC → 5V、GND → GND
全配線をフレームにホットグルーで固定

Arduino スケッチ（全文）

/* Ultrasonic Sensor Sunglasses - Jacob Gardner, 5th Grade STEM Project */
#define trigPin 8
#define echoPin 7
#define buzzer 12

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);
  pinMode(buzzer, OUTPUT);
}

void loop() {
  long duration, distance;
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
  distance = (duration / 2) / 29.1;  // cm に変換
  Serial.print(distance);
  Serial.println(" cm");

  if (distance > 30 && distance < 62) {
    tone(buzzer, 100, 50);  // 断続ビープ
  }
  if (distance > 0 && distance < 31) {
    tone(buzzer, 100);      // 連続ビープ
  }
  delay(500);
}

改良のアイデア

振動モーター追加で聴覚障害併存者にも対応
複数センサーで広角検知（左右・上下）
バッテリー内蔵・充電回路化で携帯性向上
3D プリント専用フレームで見た目と装着感を改善

パーツの一部は HackerBoxes から提供を受けています。回路図はプロジェクトページの画像を参照してください。

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