prototypes
PROTOTYPE 1
Een eerste solidworks-model werd ontwikkeld. Het bestond uit twee armen die verbonden waren met een cilindrische pen die een beweging van 360 graden op één as mogelijk maakte. Er zijn twee binnenarmen van verschillende lengtes ontworpen om op te testen. Op de buitenarm waar de sensor zou worden geplaatst, werden ook drie verschillende positiesleuven ontworpen om verschillende hoeken van de sensorsteun te bieden.
Dit eerste prototype werd 3D-geprint en verder getest op twee van de rolstoelen waar we toegang toe hadden. Ten eerste bleek uit de tests met de Robo-lab-rolstoel duidelijk dat de langere binnenarm handiger was, en bovendien zou deze zelfs nog langer moeten zijn. Bovendien werd ook ontdekt dat het bevestigen van de arm aan de rolstoel een grotere uitdaging was dan verwacht, dus daar zouden we ons bij het volgende prototype duidelijk op moeten concentreren. Bovendien werd ook opgemerkt dat de sensorarm kabelgaten nodig zou hebben voor wanneer de sensor eraan werd toegevoegd, dus dit is een ander aspect waarmee rekening moet worden gehouden bij het ontwerpen van het volgende prototype.
Na talloze co-designsessies met meerdere materialen, verder onderzoek, interviews en discussies werden enkele ideeën verder uitgewerkt en tastbaar gemaakt. Ten eerste werd, nadat we het sensorsysteem hadden gekozen dat we wilden gebruiken, besloten dat het systeem het beste bij de rolstoel zou passen als er een soort “camera-arm of statief” zou worden gebruikt. Wetende dat er een lijst met vereisten was opgesteld, en na onderzoek van de opties die binnen onze scope lagen, besloten we dat geen van deze aan de vereisten voldeed. Daarom werd besloten dat het opnieuw zou worden ontworpen.
Ten tweede werd bij het testen op Andrei's rolstoel vastgesteld dat opnieuw de totale lengte van de arm moest worden vergroot. Bovendien werd besproken dat als de rolstoel op een hobbelige weg zou functioneren, de sensorarm mogelijk niet stabiel genoeg zou zijn. Daarom zou er gekeken moeten worden naar een zeer effectieve manier om de arm aan de rolstoel te bevestigen. Bovendien moet ook de hoogte van de sensorsteun worden vergroot. Een gesprek met Bas (de ME-student) leverde ook de volgende verbeteringen op: voeg een vlinderbout en schroef toe om de arm af te stellen en vast te zetten, eventueel een scharnier aan de arm toe te voegen, lijnen in de gewrichten toe te voegen om de gebruiker te helpen begeleiden,
TESTEN
PROTOTYPE 1
Na het ontwerpen van een uitschuifbare arm en een werkende gezichtsdetectiecamera , ontmoeten we Andrei opnieuw om te testen hoe de arm op zijn huidige rolstoel kan worden gepositioneerd en of de gezichtssensor daadwerkelijk werkt zoals verwacht.
Wanneer de arm vlak achter zijn hoofd is bevestigd, lijkt het erop dat de cameramodule Andrei's gezicht alleen op specifieke plekken oppikt en onder specifieke hoeken draait. De camera lijkt ook gemakkelijk te worden geblokkeerd door Andrei's hoofdsteun. Op sommige plekken lijkt de camera betrouwbaar te werken, maar Andrei moet zich enorm inspannen om zijn hoofd lang genoeg op dezelfde plek te houden zodat de sensor wordt geactiveerd. Deze bevindingen benadrukken dat de betrouwbaarheid van deze gezichtsdetectiecameramodule in de praktijk beperkt is.
Voor een eindproduct kan worden overwogen om een andere vorm van optische sensor te gebruiken in de vorm van een module die de positie van de ogen detecteert in plaats van het hele gezicht. Dit zou het voor Andrei gemakkelijker kunnen maken om te activeren, omdat hij een grote nauwkeurigheid in zijn ogen vertoonde in vergelijking met zijn nek-/hoofdbewegingen, en het zou ook veel minder moeite kosten om alleen zijn ogen te bewegen vergeleken met zijn hele hoofd.
Wat het uiterlijk en de beleving van de arm betreft, is Andrei het eens met het voorstel om de kleur van de arm te veranderen van een felle kleur naar zwart, omdat dit een moderner en “cooler” gevoel zou geven. Andrei is ook enthousiast over het idee om zijn kunst op de arm te tonen in de vorm van verwisselbare magneten, waardoor het nog persoonlijker wordt. Het toevoegen van een diagram van de basisfunctie van de arm, evenals instructies over hoe u deze veilig opzij kunt zetten, kan ook aan de zijkant van de arm worden toegevoegd om het voor Andrei's verzorgers te verduidelijken.
PROTOTYPE 2
Door de gegeven feedback van het Ability Tech team en de evaluatie met Andrei wordt een tweede prototype getest.
Deze tweede bestaat uit drie armen van langere afmetingen, met vlinderbouten en schroeven en gaten voor de kabels.
Het prototype wordt getest op de rolstoel in RoboLab en er wordt geconcludeerd dat de tweede arm van het prototype iets langer kan zijn om ervoor te zorgen dat Andrei de sensor kan zien en de mobiliteit van de arm kan vergroten.
conceptontwikkeling
Rekening houdend met alle opmerkingen en observaties uit de evaluatie met Andrei, evenals met al het eerder uitgevoerde onderzoek, namelijk gericht op hoe je het product meer opwinding dan medelijden kunt laten oproepen, is het ontwerp van de arm bijgewerkt. Er worden collages gemaakt om dit gevoel van ontzag en opwinding verder te integreren, met voornamelijk modernistische ontwerpen, zoals lampen en andere decoratieve stukken, met strakke vormen en futuristisch-minimalistische componenten.
.png)
Vertaald naar het daadwerkelijke ontwerp heeft de arm nu een slanker en strakker uiterlijk met veel afgeronde elementen. De voorheen relatief primitieve scharnieren worden vervangen door schijfvormige scharnieren met een gat door het midden. Hoewel nog steeds duidelijk herkenbaar als scharnierpunt, is het niet meteen duidelijk hoe deze scharnieren aan de binnenkant daadwerkelijk functioneren, waardoor het futurisme en de gevoelens van verbazing en nieuwsgierigheid verder worden versterkt. De kabels die de verwerkingseenheid verbinden met de camera, die nu de vorm heeft van een oogbol, zijn strak langs de buitenkant van de arm gepakt en wikkelen zich vrij rond de scharnieren bij de scharnierpunten.
Voor het prototype is een oplossing bedacht met een holle schroef. Bovendien kan Andrei's kunst nu aan de binnenkant van de armsegmenten worden weergegeven door toevoeging van magneetstrips. Het uiteindelijke ontwerp is te zien in onderstaande afbeelding.
Laatste prototype
Het uiteindelijke prototype bestaat uit 3D-geprinte onderdelen waaruit de arm bestaat, verbonden door een kliksluiting om rotatie mogelijk te maken. De zijkanten zijn voorzien van magneetband, waarin magneten met Andrei's kunst kunnen worden geplaatst en indien gewenst kunnen worden vervangen. Op het buitenste deel van de arm staat een afbeelding met instructies over het vouwen van de arm, zodat verzorgers deze kunnen verplaatsen en indien nodig terug kunnen plaatsen.
Afbeeldingen van het echte prototype op de echte rolstoel.
programmering
Persoonssensor
De eerste aanpak om iemand te kunnen herkennen die naar de sensor kijkt, is het gebruik van een persoonssensor. De persoonssensor is een voorgeprogrammeerde sensor die gezichten herkent door gebruik te maken van een ingebouwde cameramodule. In het circuit is deze aangesloten op een zoemer die afgaat als iemand naar de sensor kijkt.
Bij de sensor wordt een voorbeeldcode geleverd, maar deze is aangepast aan de vereisten van dit project.
Elke 0,2 seconde maakt de camera een nieuwe foto om te controleren of iemand naar de sensor kijkt. Wat de projectgroep aan de code heeft toegevoegd, is dat de zoemer pas afgaat als je 1 seconde naar de sensor kijkt, dus na 5 positieve uitgangssignalen (0,2 seconde maal 5). Dit zorgt ervoor dat de sensor niet afgaat doordat je per ongeluk in de sensor kijkt wanneer je bijvoorbeeld je hoofd beweegt.
Wanneer één positieve uitgang wordt gecreëerd, gevolgd door één negatief uitgangssignaal (geen gezicht), zal de code zichzelf resetten en opnieuw beginnen bij 0 om op te tellen tot 5 om een positief uitgangssignaal te creëren.
Deze sensor is niet zo nauwkeurig als oogherkenningssoftware, omdat hij het hele gezicht herkent. In het geval van Andrei betekent dit dat hij zijn hoofd in de richting van de sensor moet bewegen en er niet alleen naar moet kijken. Dit vergt mogelijk meer inspanning dan oogdetectiesoftware, waardoor dit een minder goede optie is. De sensor is getest met Andrei, resultaten vind je onder 'Testen prototype 1'.
Software voor oogherkenning
Na het maken van de persoonssensor, wat eenvoudig was, vond de projectgroep tijd om ook oogherkenning te onderzoeken, moeilijker maar ook nauwkeuriger.
Door chatGPT te gebruiken werd een manier gevonden om ogen te herkennen door afbeeldingen te uploaden en positieve en negatieve afbeeldingen te identificeren. Deze code is gemaakt in Python en draait op de laptop. Daarna wordt een cameramodule aangesloten op een Raspberry Pi Pico om de code te kunnen gebruiken zonder de laptop, maar op de MyEyii-arm. Om Python-code op een Raspberry Pi Pico te kunnen uploaden, moet de code echter worden aangepast. De projectgroep had hier wat moeite mee en besloot de focus meer te leggen op het armontwerp dan op de programmering van de oogsensor, aangezien dit erg complex is.
