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Arduino搭載「サードアイ」:視覚障害者のための補助視覚デバイス

コンポーネントと用品

SparkFun Arduino Pro Mini 328 - 5V/16MHz × 5
超音波センサー × 5
ユニバーサル基板 × 5
振動モーター × 5
ブザー × 5
5mm赤色LED × 5
スライドスイッチ × 5
メスヘッダー 8ピン 1列 (2.54mm) × 2
オスヘッダー 40ピン 1列 (2.54mm) × 2
ジャンパーワイヤー(汎用) × 4
モバイルバッテリー × 1
ゴムバンドとステッカー(バンド型装着用) × 1
3.7V LiPoバッテリー × 1

必要な工具と機械

アプリとオンラインサービス

このプロジェクトについて

Arduino搭載「サードアイ」:視覚障害者のための補助視覚デバイス
Arduino搭載「サードアイ」:視覚障害者のための補助視覚デバイス
Arduino搭載「サードアイ」:視覚障害者のための補助視覚デバイス
Arduino搭載「サードアイ」:視覚障害者のための補助視覚デバイス

視覚障害者のための「サードアイ(第三の目)」は、超音波を使って近くの障害物を検知し、ブザー音や振動で知らせることで、視覚障害者が速さと自信を持ってナビゲートできるようにする革新的なデバイスです。バンドや衣服のように着用するだけで使えます。

WHOによると、世界中で約3,900万人が盲目と推定されています。彼らは日常生活で多くの困難を抱えています。従来は白杖が使われてきましたが、効果的である一方で多くの欠点があります。もう一つの方法は盲導犬ですが、非常に高価です。このプロジェクトの目的は、視覚障害者がより快適に、速く、自信を持ってナビゲートできる、安価でより効率的な方法を開発することです。

ステップ1:既存システム

Arduino搭載「サードアイ」:視覚障害者のための補助視覚デバイス

既存システムの問題点

「サードアイ」の特徴: このデバイスを着用すれば、白杖やその他のデバイスを完全に不要にできます。棒を持つ必要がなくなり(これは彼らにとって少し煩わしい)、バンドや衣服のように着用するだけで非常に正確に機能し、使い方の訓練はごくわずかで済みます。

ステップ2:プロジェクトの全容

Arduino搭載「サードアイ」:視覚障害者のための補助視覚デバイス
Arduino搭載「サードアイ」:視覚障害者のための補助視覚デバイス

Arduinoボードベースの特別なウェアラブルデバイスを設計しました。これは衣服のように着用できます。5つの超音波センサーを搭載し、5つのモジュールで構成され、体の異なる部位に取り付けます。そのうち2つは両肩、2つは両膝、1つは手に取り付けます。5つの超音波センサーを使うことで、視覚障害者は周囲を5方向から検知でき、どこへでも容易に移動できます。超音波センサーが障害物を検知すると、デバイスは振動とビープ音でユーザーに通知します。振動の強さとビープ音の頻度は距離が近くなるほど増大し、完全に自動化されています。

機能改善案:

プロジェクト全体をジャケットの形にすれば、デバイスを一つずつ装着する必要がなくなります。 特別に設計されたボードをArduino代わりに使い、高品質な超音波センサーを用いれば、より高速な応答が可能になり、混雑した場所でも機能するようになります。

ステップ3:視覚障害者の協力でテスト成功

Arduino搭載「サードアイ」:視覚障害者のための補助視覚デバイス

詳細は、学校の科学教師によるFacebook投稿をご覧ください。

この革新で受賞した賞:

ステップ4:プロトタイピング - 使用パーツ

Arduino搭載「サードアイ」:視覚障害者のための補助視覚デバイス
Arduino搭載「サードアイ」:視覚障害者のための補助視覚デバイス
Arduino搭載「サードアイ」:視覚障害者のための補助視覚デバイス

材料

ステップ5:回路図

Arduino搭載「サードアイ」:視覚障害者のための補助視覚デバイス
Arduino搭載「サードアイ」:視覚障害者のための補助視覚デバイス

配線手順

ここで使っているスイッチはモード選択用です(ブザーモードか振動モード)。

図2 - モジュールへの給電 - 4つのArduino Pro MiniをUSBオスピンに接続し、モバイルバッテリーに繋ぐ。手首用モジュールには小型リチウム電池を使用。

ステップ6:モジュールの製作

Arduino搭載「サードアイ」:視覚障害者のための補助視覚デバイス
Arduino搭載「サードアイ」:視覚障害者のための補助視覚デバイス

ゴムバンドをすべてのモジュールに取り付けます。

あと3つのモジュールも上記と同じ要領で作りますが、手首用の最後のモジュールだけ少し違います。次のステップを見てから作ってください。

ステップ7:コード + 手首用モジュールの製作

Arduino搭載「サードアイ」:視覚障害者のための補助視覚デバイス

最後に各Arduinoボードにコードをアップロードし、他の4モジュールをモバイルバッテリーで給電します。

Arduinoで使用したコード:

//VISIT : www.robotechmaker.com
const int pingTrigPin = 12; //Trigger connected to PIN 12
const int pingEchoPin = 10; //Echo connected to PIN 10
int buz=5; //Buzzer to PIN 5

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

コード

Arduinoで使用したコード

//VISIT : www.robotechmaker.com
const int pingTrigPin = 12; //Trigger connected to PIN 12
const int pingEchoPin = 10; //Echo connected to PIN 10
int buz=5; //Buzzer to PIN 5

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.println("cm");
  delay(100);
}

long microsecondsToCentimeters(long microseconds) {
  return microseconds / 29 / 2;
}

回路図

Arduino搭載「サードアイ」:視覚障害者のための補助視覚デバイス

製造プロセス

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