자전거 방향 표시등 -사이클리스트를 위한 스마트글러브

공급

3D 프린터 또는 팹랩 또는 온라인 3D 프린팅 서비스에 대한 액세스;
PLA입니다.

아두이노 나노 33 BLE 센스;
BLE가 있는 또 다른 마이크로컨트롤러(아두이노 나노 33 BLE, 아두이노 33 BLE 센스, 아두이노 나노 33 IOT, ESP32 등). 나중에 설명하겠지만 ESP32 보드를 사용하기로 결정했습니다.
LED 스트립(WS2812B). 160개의 LED를 사용하여 20x8의 LED 매트릭스를 만들었습니다.
쿼드 레벨 시프터 3V - 5V: 74AHCT125;
1000 microF 커패시터;
SPST 스위치(x3);
Perfboards;
전선 및 점퍼 전선;
9V 배터리;
파워 뱅크.

M3 나사 및 너트;
벨크로 패스너.

1단계: 필수 구성 요소(마이크로 컨트롤러, 코드)

/* Blink example modified for built-in RGB LEDs (Arduino Nano 33 BLE sense).http://www.arduino.cc/en/Tutorial/Blink  */
const int LED_BUILTIN_RED = 22;
const int LED_BUILTIN_GREEN = 23;
const int LED_BUILTIN_BLUE = 24;

//the setup function runs once when you press reset or power the board
void setup() {
  // initialize digital pin LED_BUILTIN as an output.
  pinMode(LED_BUILTIN_RED, OUTPUT);
  pinMode(LED_BUILTIN_GREEN, OUTPUT);
  pinMode(LED_BUILTIN_BLUE, OUTPUT);
}

// the loop function runs over and over again forever
void loop() {
  digitalWrite(LED_BUILTIN_RED, LOW);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
  delay(1000);                       // wait for a second
  digitalWrite(LED_BUILTIN_RED, HIGH);    // turn the LED off by making the voltage LOW
  delay(1000);                       // wait for a second 

digitalWrite(LED_BUILTIN_GREEN, LOW);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
  delay(1000);                       // wait for a second
  digitalWrite(LED_BUILTIN_GREEN, HIGH);    // turn the LED off by making the voltage LOW
  delay(1000);   // wait for a second
  
  digitalWrite(LED_BUILTIN_BLUE, LOW);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
  delay(1000);                       // wait for a second
  digitalWrite(LED_BUILTIN_BLUE, HIGH);    // turn the LED off by making the voltage LOW
  delay(1000);                       // wait for a second
}

2단계: 장갑(1/6) : 전자 제품

3단계: 장갑 (2/6) : 케이스

4단계: 장갑(3/6): 데이터 기록

5단계: 글러브(4/6): 트레이닝

filename = "Arm_left.csv"

#index = range(1, len(df['aX']) + 1)
index = range(1, len(df['gX']) + 1)

#plt.plot(index, df['aX'], 'g.', label='x', linestyle='solid', marker=',')
#plt.plot(index, df['aY'], 'b.', label='y', linestyle='solid', marker=',')
#plt.plot(index, df['aZ'], 'r.', label='z', linestyle='solid', marker=',')
#plt.title("Acceleration")
#plt.xlabel("Sample #")
#plt.ylabel("Acceleration (G)")
#plt.legend()
#plt.show()

#GESTURES = ["punch", "flex",]
GESTURES = ["Arm_left", "Brake", "Hand_back-tilt", "Hand_front-tilt", "Hand_left-tilt", "Hand_right-tilt"]

#SAMPLES_PER_GESTURE = 119
SAMPLES_PER_GESTURE = 64

# normalize the input data, between 0 to 1:
# - acceleration is between: -4 to +4
# - gyroscope is between: -2000 to +2000
      tensor += [
          #(df['aX'][index] + 4) / 8,
          #(df['aY'][index] + 4) / 8,
          #(df['aZ'][index] + 4) / 8,
          (df['gX'][index] + 2000) / 4000,
          (df['gY'][index] + 2000) / 4000,
          (df['gZ'][index] + 2000) / 4000
      ]

6 단계 : 장갑 (5/6) : Arduino 코드

"LED" 예amp"ArduinoBLE" 라이브러리의 파일(Peripheral>LED).
여기에서 찾은 "IMU_Classifier": https://github.com/arduino/ArduinoTensorFlowLiteT...

7단계: 장갑(6/6): 테스트

8단계: LED 패널(1/4): 전자 제품

9 단계 : LED 패널 (2/4) : 케이스

10 단계 : LED 패널 (3/4) : 아두이노 코드

"BLE ESP32 ARDUINO" 라이브러리의 "BLE_Write" 예제입니다.
"FastLED NeoMatrix" 라이브러리의 "MatrixGFXDemo64" 예제.

다시 한 번 설명하지는 않겠지만 원본 코드와 내가 작성한 코드를 읽고 비교하는 것이 좋습니다. 그러나 의견 섹션에서 자유롭게 질문하십시오!

11단계: LED 패널(4/4): 테스트

12 단계 : 최종 테스트 및 결론

자전거 라이트 만들기: Arduino로 방향 지시등과 주행 거리계 기능 추가하기 (2)	2024.09.13
커스터마이즈 가능한 디지털 자전거 경적 만들기 (0)	2023.12.14
자전거 글 (0)	2023.12.07

자전거 방향 표시등 -사이클리스트를 위한 스마트글러브

이 지침에서는 자전거 타는 사람이나 다른 도로 사용자가 더 안전하게 타거나 운전할 수 있도록 이 "스마트 장갑"과 LED 패널을 어떻게 만들었는지 자세히 설명하겠습니다.

작동 원리 :

프로젝트의 기원 :

이것이 제가 이 프로젝트를 만들게 된 동기입니다.

"스마트 글러브"라고 불리는 이유는 무엇입니까?

"스마트"는 이 프로젝트에 사용된 작은 기계 학습 기술에서 유래했습니다.

영감:

이 프로젝트는 내가 찾은 2 가지 주요 프로젝트가 혼합되어 있습니다. 저는 처음부터 시작하지 않고 이러한 프로젝트를 활용하여 더 나아가 더 발전된 프로젝트를 만들었습니다. 영감을 얻은 프로젝트는 다음과 같습니다.

공급

3D 프린팅 부품의 경우:

전자 부품의 경우:

다른:

1단계: 필수 구성 요소(마이크로 컨트롤러, 코드)

Arduino 보드 및 기계 학습에 관한 이 게시물을 읽은 후 시도해 봐야겠다고 결정했습니다. 새로운 Arduino Nano 보드가 있기 때문에 구매하기 전에 더 나은 선택을 하기 위해 특성을 비교하는 표를 만들었습니다.

나중에 보시다시피 Arduino 보드에 업로드한 코드는 제가 찾은 많은 Arduino 코드를 기반으로 합니다. 그래서 시작하기 전에 내가 찾은 예제로 이 코드를 테스트하기로 결정했습니다.

LED 스케치, Arduino Nano 33 IoT와 함께 사용됨.

내장 RGB LED로 제어

복잡한 것은 없으며 Blink 예제를 약간 수정했습니다. 아래에서 볼 수 있듯이 핀 22에는 빨간색 LED, 핀 23에는 녹색 LED, 핀 24에는 파란색 LED가 있습니다. "LOW" 출력은 LED를 켜고 "HIGH" 출력은 LED를 끕니다.

제스처 인식 및 tinyML로 재생

마지막으로 Arduino에서 기계 학습 시작하기 가이드를 읽고 제스처 인식 예제로 연습했습니다. 이 예제는 3가지 주요 부분으로 나뉩니다.

IMU_Capture 코드로 데이터 기록(Arduino Nano 33 BLE 감지 포함);

Google colab에서 이전에 기록된 데이터로 모델을 학습시키세요: 여기(컴퓨터 사용)에서 찾을 수 있습니다.

그리고 IMU_Classifier와 함께 Arduino에서 훈련된 모델을 사용하여 제스처를 인식합니다(Arduino 보드를 다시 사용).

2단계: 장갑(1/6) : 전자 제품

2 단계부터 7 단계까지 장갑을 만드는 과정을 더 잘 이해할 수 있도록 구성표를 사용합니다. 체계의 강조 표시된 부분은 현재 단계에서 설명한 프로젝트 부분에 해당합니다.

장갑의 회로에 관해서는 매우 간단합니다.

아두이노 보드;

9V 배터리(저는 충전식 9V 배터리를 사용했습니다);

SPST 스위치.

3단계: 장갑 (2/6) : 케이스

케이스는 두 개의 3D 프린팅 부품으로 구성됩니다.

노란색의 첫 번째 부분에는 Arduino 보드, 배터리 및 스위치가 포함되어 있습니다. 이 부분에 구멍을 설계하여 배터리를 충전할 수 있고 뚜껑을 제거하지 않고도 Arduino 보드를 프로그래밍할 수 있습니다.

배터리와 보드를 보호하기 위해 검은 색의 두 번째 부분 (뚜껑).

이 상자를 손에 부착하기 위해 벨크로 패스너 스트립을 사용했습니다.

마지막으로 뚜껑에 붙인 로고도 디자인했습니다. 위에서 본 사이클리스트를 나타내며 3개의 화살표(직선, 왼쪽, 오른쪽)가 있습니다. 4번째 화살표는 자전거가 뒤로 이동하지 않기 때문에 다른 화살표와 분리되어 있습니다.

4단계: 장갑(3/6): 데이터 기록

다음은 내가 녹음한 제스처입니다.

왼쪽을 가리키는 팔(자전거 타는 사람이 왼쪽으로 회전하는 것을 나타내는 일반적인 제스처);

브레이크(브레이크에 도달하기 위한 손가락 제스처);

손 뒤로 기울기;

손 전면 기울기;

손 왼쪽 기울기;

손을 오른쪽으로 기울입니다.

물론 다른 제스처를 추가할 수 있습니다.

모든 제스처가 기록되면 마지막으로 할 일은 모니터에 표시된 데이터를 복사하여 "csv"파일로 저장하는 것입니다 (다음 단계에서 업로드 된 파일 참조).

5단계: 글러브(4/6): 트레이닝

교육을 위해이 링크를 사용하고 몇 줄의 코드를 수정했습니다. 훈련을 시작하기 전에 데이터를 플로팅하고 모든 움직임이 하나의 "csv" 제스처 파일에 대해 유사한지 확인하는 것이 좋습니다.

"데이터 업로드"에서 모든 파일을 업로드합니다.

"그래프 데이터(선택 사항)"에서 파일 이름 중 하나를 추가합니다.

그런 다음 이 선을 수정하여 자이로스코프 데이터만 플로팅합니다.

다음 줄을 주석으로 처리하면 다음과 같이 보입니다 (다시 가속도계 데이터를 사용하지 않습니다).

"데이터 구문 분석 및 준비"에서 데이터에 사용한 모든 이름을 추가합니다.

그리고 초기 Arduino 코드에서 변경된 경우 제스처 당 샘플도 변경하십시오.

마지막으로 변경해야 할 사항은 가속에 주석을 다는 것입니다.

이 페이지의 모든 줄을 읽고 실행하면 결국 학습된 모델을 다운로드할 수 있습니다.

6 단계 : 장갑 (5/6) : Arduino 코드

스마트 글러브에서 사용하는 최종 코드는 다음 코드가 혼합되어 있습니다.

이 Instructable은 너무 길기 때문에 설명하지 않겠지만 더 나은 이해를 위해 원본 코드를 읽는 것이 좋습니다.

코드에 새 모델을 추가하면 테스트할 준비가 된 것입니다.

7단계: 장갑(6/6): 테스트

아래 비디오에서 볼 수 있듯이 LED는 인식된 제스처에 따라 다르게 켜집니다.

8단계: LED 패널(1/4): 전자 제품

앞서 말했듯이 Arduino Nano 33 보드의 ArduinoBLE 라이브러리에서 LED 스케치를 업로드할 때 몇 가지 문제가 발생하여 대신 ESP32 보드를 사용하기로 결정했습니다. 따라서 위의 사진에서 두 보드를 모두 볼 수 있습니다.

Arduino Nano 33 BLE SENSE 및 ESP32 보드는 모두 3.3V 로직 레벨과 통신하므로 Adafruit 모범 사례 가이드에서 권장하는 대로 레벨 시프팅을 수행하기 위해 쿼드 레벨 시프터 3V를 5V(74AHCT125)에 추가했습니다.

또한 1000 microF 커패시터를 추가하여 초기 전류 유입으로 인해 픽셀이 손상되는 것을 방지했습니다.

그리고 저는 이 회로를 퍼프보드에 만들었습니다.

9 단계 : LED 패널 (2/4) : 케이스

LED 패널은 모듈형 케이스를 원했습니다. 따라서 케이스는 여러 부품으로 만들어지며(작은 3D 프린터가 있기 때문에) 나사를 쉽게 사용할 수 있도록 많은 구멍을 뚫었습니다.

패널을 부착하기 위해 다시 한 번 벨크로 패스너 스트립을 사용했습니다.

내가 디자인한 모든 파일을 다운로드할 수 있습니다.

10 단계 : LED 패널 (3/4) : 아두이노 코드

최종 코드는 몇 가지 수정 후 다음 코드가 혼합된 것입니다.

11단계: LED 패널(4/4): 테스트

그리고 그것을 테스트 할 때입니다! 제스처가 인식될 때마다 신호가 LED 패널로 전송되고 패턴이 표시됩니다. 또한 인식된 제스처에 따라 스마트글러브에 LED가 켜지는 것을 확인할 수 있습니다.

혹시 놓치셨다면, 소개에 표시된 동영상은 다음과 같습니다.

12 단계 : 최종 테스트 및 결론

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