Проектирование ультразвукового сонара для слепых людей

Цель: сделать устройство, которое поможет слабовидящим ориентироваться в незнакомых помещениях и которое применяется совместно с тростью. А кроме того, устройство должно быть не сложным в сборке, чтобы любой радиолюбитель мог помочь в его создании.
Задачи:
1. Из различных источников изучить принципы эхо локации и ее применение,
2. Проанализировать технические устройства для помощи слепым и слабовидящим;
3.Изучить зависимость скорости звука от температуры воздуха, оценить точность измерения используемого датчика при низких температурах;
4.Используя знания в области робототехники, собрать экспериментальный образец установки;
5. С помощью ПО конструктора составить рабочий алгоритм программы;
Исходя из выводов по проделанной работе определить перспективы дальнейшего развития проекта.

Мир без красок
Картина мира слепого во многом зависит от того, во сколько лет он потерял зрение. Человек может стать слепым в детском возрасте, в сознательном возрасте или уже родится таким. Зрячие люди получают 90 % информации благодаря своим глазам. Зрение для человека – главный способ восприятия мира. Для слепого же эти 90% или, по некоторым версиям 80%, приходятся на слух. Слепые могут по-настоящему слышать и внимательно следить за звуками, но и в некоторых случаях использовать эхолокацию.

Принцип эхолокации
Открытие эхолокации связано с именем итальянского естествоиспытателя Ладзаро Спалланцани. Он обратил внимание на то, что летучие мыши свободно летают в абсолютно тёмной комнате не задевая предметов. В своём опыте он ослепил несколько животных, однако и после этого они летали наравне со зрячими. Эхолокация может быть основана на отражении сигналов различной частоты — радиоволн, ультразвука и звука. В основе работы нашего прибора лежит эхолокация. Ультразвуковой датчик испускает ультразвуковой сигнал и принимает отраженный. В нашем приборе контроллер получает данные с ультразвукового датчика и в зависимости от расстояния издает звук различной частоты.

Обзор устройств, подобного типа промышленного производства
Электронная трость RAY[3]
В продаже встречаются устройства для ориентации в пространстве, но их крайне мало и у них довольно высокая цена, например, электронная трость RAY.
Также мы нашли любительские разработки, которые так и не дошли до производства, например, бейсболка-сонар. Анализ рынка показал, что устройств подобного типа немного и они востребованы.[2]
Нашей задачей было создать устройство достаточно доступное по цене, несложное в изготовлении, помогающее незрячему человеку получать информацию о препятствии. Эту задачу мы реализовали с помощью набора Arduino и 3d принтера.

Этапы работы над проектом:
1. Изучение возможностей Arduino
2. Создание электронной схемы (Приложение 1, рис1)
3. Создание программы для устройства (Приложение1, рис 2)
4. Тестирование работы устройства (Приложение1, рис 3)
5. Создание модели корпуса в 3 d редакторе (Приложение 1, рис 4)
6. Печать корпуса на 3 d принтере. (Приложение 1, рис 5)
7. Сборка устройства и проверка его работоспособности (Приложение1, рис 6)
Приложение1
Рис.1 Создание электронной схемы
Рис.2 Создание программы

Рис.3 Тестирование схемы
Рис.4 Создания модели корпуса
Рис.5 Печать корпуса на 3 d принтере
Рис.6 Сборка устройства