Görme Engellilerin Hareketliliğini Geliştirmek İçin Yürüyüş Rehberi: 6 Adım

2025 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2025-01-23 15:13

Eğitilebilirliğin amacı, özellikle görme engelliler olmak üzere engelliler tarafından kullanılabilecek bir yürüyüş rehberi geliştirmektir. Eğitilebilirlik, bu yürüyüş kılavuzunun geliştirilmesi için tasarım gereksinimlerinin formüle edilebilmesi için yürüme kılavuzunun nasıl etkili bir şekilde kullanılabileceğini araştırmayı amaçlamaktadır. Hedefi yerine getirmek için, bu talimat aşağıdaki özel hedeflere sahiptir.

• Görme engelli insanlara rehberlik edecek gözlük prototipini tasarlamak ve uygulamak
• Görme engelliler için engellerle çarpışmayı azaltacak bir yürüme kılavuzu geliştirmek
• Yol yüzeyindeki çukur tespiti için bir yöntem geliştirmek

Ön, sol ve sağ olmak üzere her yönde engeli algılamak için yürüme kılavuzunda üç adet mesafe ölçüm sensörü (ultrasonik sensör) kullanılmaktadır. Ayrıca sistem, sensör ve evrişimli sinir ağı (CNN) kullanarak yol yüzeyindeki çukurları algılar. Geliştirdiğimiz prototipin toplam maliyeti yaklaşık 140 $ ve tüm elektronik bileşenler dahil ağırlığı yaklaşık 360 gr. Prototip için kullanılan bileşenler 3D baskılı bileşenler, ahududu pi, ahududu pi kamera, ultrasonik sensör vb.

Adım 1: Gerekli Malzemeler

• 3D Baskılı Parçalar

  1. 1 x 3D baskılı sol tapınak
  2. 1 x 3D baskılı sağ tapınak
  3. 1 x 3D baskılı ana çerçeve

• Elektronik ve Mekanik Parçalar

  1. 04 x Ultrasonik sensör (HC-SR04)
  2. Raspberry Pi B+ (https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-3-model-b-plus/)
  3. Raspberry pi kamera (https://www.raspberrypi.org/products/camera-module-v2/)Lityum-iyon pil
  4. teller
  5. Kulaklık

• Aletler

  1. Sıcak tutkal
  2. Lastik Kayış (https://www.amazon.com/Belts-Rubber-Power-Transmis…

2. Adım: 3D Basılı Parçalar

Gösteri prototipi, her bir elektronik bileşenin boyutu dikkate alınarak SolidWorks'te (3B model) modellenmiştir. Modellemede, ön ultrasonik sensör sadece öndeki engelleri algılayacak şekilde gözlük içerisine konumlandırılmış, sol ve sağ ultrasonik sensörler kullanıcının omzu ve kolundaki engelleri algılamak için gözlük merkez noktasından 45 dereceye ayarlanmıştır; başka bir ultrasonik sensör, çukur tespiti için zemine bakacak şekilde konumlandırılmıştır. Rpi kamera, gösterinin orta noktasına yerleştirilmiştir. Ayrıca gözlüğün sağ ve sol şakakları sırasıyla ahududu pi ve pili konumlandıracak şekilde tasarlanmıştır. SolidWorks ve 3B yazdırılan parçalar farklı görünümden gösterilir.

Gösterinin 3B modelini geliştirmek için 3B yazıcıyı kullandık. 3D yazıcı, maksimum 34,2 x 50,5 x 68,8 (U x G x Y) cm boyutuna kadar bir prototip geliştirebilir. Bunun yanı sıra gözlük modelinin geliştirilmesinde kullanılan malzeme Polilaktik asit (PLA) filament olup, elde edilmesi kolay ve maliyeti düşüktür. Gösterinin tüm parçaları kendi bünyesinde üretilmekte olup, montaj işlemi kolaylıkla yapılabilmektedir. Gösterinin modelini geliştirmek için destek malzemeli PLA miktarı yaklaşık 254 gramdır.

Adım 3: Bileşenleri Birleştirme

Tüm bileşenler monte edilmiştir.

1. Ahududu pi'yi 3D baskılı sağ tapınağa yerleştirin
2. Pili 3D baskılı sol tapınağa yerleştirin
3. Kamerayı, kamera için deliğin oluşturulduğu ana çerçevenin önüne yerleştirin
4. Ultrasonik sensörü belirtilen deliğe yerleştirin

4. Adım: Donanım Bağlantıları

Her bileşenin bağlantısı ahududu pi ile eşleştirilir ve ön sensörün tetik ve yankı piminin ahududu pi'nin GPIO8 ve GPIO7 pimine bağlı olduğu gösterilir. GPIO14 ve GPIO15, çukur algılama sensörünün tetik ve yankı pimini bağlar. Pil ve kulaklık, ahududu pi'nin Mikro USB gücü ve Ses jakı bağlantı noktası ile bağlanır.

Adım 5: Kullanıcı Prototipi

Kör bir çocuk prototipi giyer ve engellerle çarpışmadan çevrede yürümekten mutlu olur. Genel sistem, görme engellilerle test yaparken iyi bir deneyim sunar.

Adım 6: Sonuç ve Gelecek Planı

Bu talimatın temel amacı, görme engelli kişilerin ortamlarda bağımsız olarak gezinmelerine yardımcı olacak bir yürüyüş rehberi geliştirmektir. Engel algılama sistemi, çevredeki engellerin varlığını ön, sol ve sağ yönlerde belirtmeyi amaçlar. Çukur algılama sistemi, yol yüzeyindeki çukurları algılar. Ultrasonik sensör ve Rpi kamera, geliştirilen yürüme kılavuzunun gerçek dünya ortamını yakalamak için kullanılır. Engel ile kullanıcı arasındaki mesafe, ultrasonik sensörlerden gelen veriler analiz edilerek hesaplanır. Çukur görüntüleri başlangıçta evrişimli sinir ağı kullanılarak eğitilir ve çukurlar her seferinde tek bir görüntü yakalanarak tespit edilir. Ardından, tüm elektronik bileşenleri içeren yaklaşık 360 g ağırlığındaki yürüme kılavuzunun prototipi başarıyla geliştirildi. Engellerin ve çukurların varlığı kulaklık ile sesli sinyallerle kullanıcılara bildirilir.

Bu eğitim sırasında yürütülen teorik ve deneysel çalışmalara dayanarak, aşağıdaki noktalara değinerek yürüyüş kılavuzunun verimliliğini artırmak için daha fazla araştırma yapılması önerilir.

• Geliştirilmiş yürüme kılavuzu, çeşitli elektronik bileşenlerin kullanılması nedeniyle biraz hantal hale geldi. Örneğin, ahududu pi kullanılır ancak burada ahududu pi'nin tüm işlevleri kullanılmaz. Bu nedenle, geliştirilen yürüme kılavuzunun işlevleriyle bir Uygulamaya Özel Entegre Devre (ASIC) geliştirmek, prototipin boyutunu, ağırlığını ve maliyetini azaltabilir.
• Gerçek dünya ortamında, görme engellilerin karşılaştığı bazı kritik engeller yol yüzeyindeki tümsekler, merdiven durumu, yol yüzeyinin düzgünlüğü, yol yüzeyindeki su vb. Ancak geliştirilen yürüme kılavuzu sadece yoldaki çukurları algılıyor. yüzey. Bu nedenle, diğer kritik engeller göz önünde bulundurularak yürüme kılavuzunun geliştirilmesi, görme engelli insanlara yardım için daha fazla araştırmaya katkıda bulunabilir.
• Sistem engellerin varlığını algılayabilir ancak görme engelliler için navigasyonda gerekli olan engelleri sınıflandıramaz. Çevrenin semantik piksel bazında bölütlenmesi, çevrenin etrafındaki engelleri kategorize etmeye katkıda bulunabilir.