Arduino嬰兒手機(jī)

描述

我的第一個(gè)孩子需要刺激、放松和大量的形狀/顏色/運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)開(kāi)發(fā)他的大腦，所以我決定為他制造一個(gè)手機(jī)。

通常，我喜歡在開(kāi)始之前將完整的項(xiàng)目概念化，但在這種情況下，我不知道什么會(huì)吸引他，所以它非常迭代并被破解在一起。我將主要根據(jù)結(jié)果編寫(xiě)本指南作為說(shuō)明，但我將分享一些開(kāi)發(fā)過(guò)程，因?yàn)槲艺J(rèn)為它對(duì)任何想要構(gòu)建移動(dòng)設(shè)備的人都有用，特別是如果你想從中挑選想法這同時(shí)構(gòu)建了一些獨(dú)特的東西。

發(fā)展觀念

我想要一個(gè)由伺服驅(qū)動(dòng)的輕型物體來(lái)招待我的新室友。我希望它在他無(wú)聊和挑剔時(shí)引起他的注意，但也不要讓他保持清醒。

大多數(shù)手機(jī)都直接掛在孩子面前，但我最關(guān)心的是保持安裝系統(tǒng)簡(jiǎn)單，我不喜歡將一個(gè)物體直接懸掛在他的上方，并在嬰兒床的一側(cè)有一個(gè)懸臂式附件。

相反，我選擇將移動(dòng)元件連接到從嬰兒床側(cè)面垂直升起的柱子上。這導(dǎo)致了在柱子頂部有一個(gè)伺服器的想法，為了對(duì)稱，我可以在每一側(cè)都有一個(gè)。

這個(gè)概念讓我想起了漫威電影中用來(lái)給巴基巴恩斯洗腦的椅子：

這讓我覺(jué)得這是一個(gè)有趣的笑話，因?yàn)槲艺煞蚝臀叶紣?ài)巴基，并且喜歡開(kāi)玩笑說(shuō)養(yǎng)育子女是一種善意的灌輸形式。不過(guò)，更實(shí)際的是，在柱子頂部圍繞電機(jī)旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)半圓形臂在視覺(jué)上令人愉悅。

最后的手機(jī)

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該項(xiàng)目最具挑戰(zhàn)性的元素之一是開(kāi)發(fā)手機(jī)的美學(xué)和行為。對(duì)于大多數(shù)功能設(shè)計(jì)，物理設(shè)置設(shè)計(jì)參數(shù)。但在這種情況下，該設(shè)備的實(shí)用性是通過(guò)我兒子對(duì)其娛樂(lè)價(jià)值和安撫他的能力的主觀評(píng)價(jià)來(lái)衡量的。考慮到這一點(diǎn)，我看了一些商用手機(jī)，然后對(duì)嬰兒會(huì)覺(jué)得什么有吸引力做出了最好的猜測(cè)。然后，我制作原型并進(jìn)行迭代，看看他的反應(yīng)是什么，并確保開(kāi)發(fā)過(guò)程中的安全性。在 Calvin 的幫助下，我們能夠制作出他顯然很喜歡的東西，而且我相信這些東西不會(huì)對(duì)他造成傷害。

以下步驟介紹了構(gòu)建機(jī)械臂、組裝控制電子設(shè)備以及編寫(xiě)控制旋轉(zhuǎn)和燈光的腳本。

第 1 步：構(gòu)建機(jī)械臂

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1.1：3D打印以下部分：

• 安裝在嬰兒床側(cè)面的夾子 (x2)
• 每個(gè)臂都安裝在其上的旋轉(zhuǎn)銷釘 (x2)
• 上臂 (x2)
• 大齒輪和小齒輪 (x2)
• 樞軸脊柱 (x2)
• 半圓弧的曲率刺 (x4)
• 具有有趣形狀和顏色的燈帽
• 嬰兒床夾導(dǎo)絲器 (x6)

這些部件在 Thingiverse 上列出：www.thingiverse.com/thing :4490957

1.2：組裝泡沫半圓弧

從 EVA 泡沫墊上剪下四個(gè) 2 英寸長(zhǎng)的條帶。在旋轉(zhuǎn)的刺上涂抹接觸水泥，讓膠水干燥 10 分鐘左右，然后將其涂抹在其中一條切割條的中心，使泡沫彎曲。再重復(fù)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)刺，使泡沫具有一致的半徑弧。然后將接觸水泥涂在曲線的內(nèi)表面和另一條泡沫條的一側(cè)。讓它干燥十分鐘，然后將它們壓在一起，將第二個(gè)泡沫條永久固定在第一個(gè)泡沫條上。再次重復(fù)此操作以獲得兩個(gè)半圓弧。

使用鉆頭在泡沫塑料上打孔，這些孔與樞軸脊上的孔對(duì)齊，這些孔將樞軸脊擰到大齒輪上，并將樞軸脊試擰到大齒輪上。將滑環(huán)擰到柱子的頂部。將小齒輪粘在和/或擰到伺服喇叭上，然后將喇叭和齒輪連接到伺服上。將其滑入到位并擰緊手臂側(cè)面的三個(gè)固定螺釘，以便伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)大齒輪。

1.3：插入燈并將它們連接到滑環(huán)

標(biāo)記您希望 LED 放置的位置，然后在泡沫中為它們戳孔。將一個(gè)電阻器焊接到每個(gè)并焊接從 LED 的正極和接地引腳引出的導(dǎo)線。沿著弧線的背面運(yùn)行這些并將它們焊接到滑環(huán)上，確保標(biāo)記哪種顏色連接到哪個(gè) LED。

檢查接線指南兩次，然后將滑環(huán)和伺服電機(jī)的電線連接到 CAT5 插孔，以便來(lái)自控制模塊的 CAT5 插頭將每個(gè) Arduino 引腳與正確的組件匹配（見(jiàn)下文）。

一旦所有的燈都被焊接和熱縮，將它們插入泡沫中的孔中，這樣它們就可以伸出你想要的位置，然后使用工藝刀進(jìn)行切割，彩色燈罩上的標(biāo)簽將楔入。我發(fā)現(xiàn)不需要膠水。我用白色打印了帽子，并用銳利的顏色給它們上色，以節(jié)省更換燈絲的工作，但這樣做沒(méi)有錯(cuò)誤的方法。

第二步：組裝控制模塊

控制模塊由一個(gè) Arduino、幾個(gè)按鈕、一個(gè)帶電源開(kāi)關(guān)的 USB 電池以及將控制器連接到每個(gè)手臂的電線組成。控制模塊使用 CAT5 以太網(wǎng)電纜連接到手臂，該電纜有 8 根電線，四處散落。您需要 (1) 確定哪些組件連接到哪些 Arduino 引腳，然后 (2) 決定如何將 Arduino 引腳接頭連接到其他所有東西，(3) 確定控制器和手臂之間的電線需要多長(zhǎng)，然后 (4) 開(kāi)始構(gòu)建。

控制模塊

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2.1：將組件與引腳匹配

您可以在下面看到系統(tǒng)圖和每個(gè) Arduino 引腳連接到哪個(gè)組件的列表。

電子圖

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2.2：決定如何將 Arduino 連接到組件

我通過(guò)將直角接頭引腳焊接到連接到主數(shù)字引腳的永久原型板上，然后將帶有接頭連接器的電線焊接到電源、接地和模擬引腳，將 Arduino 連接到其他電子設(shè)備。用于讀取四個(gè)按鈕。我認(rèn)為更專業(yè)的方法是使用 Arduino 盾牌。您可以在下面看到我所做的模型。關(guān)鍵是您希望能夠?qū)粹o插入模擬引腳（加上電源和接地）以及從兩條 CAT5 電纜（總共 16 根線）到數(shù)字引腳 0 - 11 的電線，以及兩條電纜中的每一條都有 5V 引腳和一個(gè)接地引腳。

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2.3：將 CAT5 電纜切割成一定長(zhǎng)度

我的是每個(gè) 50 厘米（20 英寸）。解決方案相當(dāng)簡(jiǎn)單，但無(wú)論如何都需要解決一些難題。

表達(dá)的主要擔(dān)憂是它會(huì)與嬰兒發(fā)生碰撞。此外，嬰兒不會(huì)自發(fā)地坐起來(lái)。這是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，直到他發(fā)展出能夠伸手觸摸它的能力。

此外，它的速度具有欺騙性。它比看起來(lái)更緩慢地移動(dòng)。它的重量非常輕，電機(jī)也很弱。就算撞在卡爾文的腦袋上，也不會(huì)叫出聲就停下來(lái)。最后，因?yàn)樗谥由?，任何碰撞都?huì)導(dǎo)致整個(gè)手臂旋轉(zhuǎn)，而不是對(duì)路徑中的障礙物施加任何力。因此，即使電機(jī)很容易停止，它也不需要：任何障礙物所承受的力大致相當(dāng)于從大約 6 英寸高處掉落毛絨玩具所產(chǎn)生的力。

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