Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Sehen Sie sich diese Macher an, die einen Rollstuhl in ein interaktives Hummelkostüm verwandeln

Treffen Sie Alex und Bumblebee

Alex ist ein 16-jähriger Junge, der Autos liebt, Musik macht und die Transformers-Filme. Alex hat eine globale Hypotonie, die es schwierig macht, seine Muskeln zu kontrollieren, und erfordert die Verwendung eines Rollstuhls. Bumblebee ist ein episches Kostüm für Alex 's Stuhl, das interaktiv ist, mit mehreren Eingangstypen für Alex und einem großen Soundsystem und vielen LEDs. Dies ist die Geschichte, wie wir diesen Stuhl in einen Transformator verwandelt haben!

Ein kleiner Hintergrund

Im Juni 2018 trafen wir uns auf der Konferenz der Nation of Makers (NOMCON) in Santa Fe, New York, mit einer Organisation namens Magic Wheelchair. Magic Wheelchair hat eine der einfachsten und beeindruckendsten Mission-Statements… “Magic Wheelchair ist eine gemeinnützige Organisation, die epische Kostüme für Kinder in Rollstühlen baut - und das für Familien ohne Kosten. “ Nachdem wir von dieser Mission erfahren hatten, baten wir darum, unseren Makerspace MakerFX zu ihrer Liste von Bauarbeitern aufzustocken, die bereit sind, ein episches Kostüm zu bauen. Wir haben auch Bill Binko von ATMakers auf der NOMCON 2018 getroffen. Das Ziel von ATMaker ist es, „die Lücke zwischen den erstaunlichen Fähigkeiten derer in der Maker-Bewegung und der STEM / Robotics-Organisationen und dem ständigen Bedarf derjenigen im Bereich Assistive Technology zu schließen.“ Das haben wir gelernt ATMakers befindet sich in Tarpon Springs, nur wenige Stunden von unserer Heimatbasis in Orlando entfernt, und stimmte zu, dass wir in Zukunft zusammenarbeiten sollten. Schneller Vorlauf bis Anfang 2019 (oder vor drei schlaflosen Wochen!) - Bill greift zu uns und es besteht die Möglichkeit, dass er von Central Wheelchair in Central Florida mit einem Kiddo zusammengebracht wird und er möchte, dass wir dabei sind. Für die Konferenz der Assistive Tech Industry Association (ATIA) ist eine große Enthüllung geplant, und es ist eine großartige Gelegenheit, sich zu engagieren. Oh, und wir haben drei Wochen. „Um Großes zu erreichen, braucht es zwei Dinge: einen Plan und nicht genug Zeit.“ Leonard Bernstein

Fertig machen

Wir haben angefangen, ein Team zu bilden, und einige Mitglieder des Teams haben ein Treffen mit Alex und seinen Eltern Kim & Jeff im FAAST-Center in UCF organisiert, wo Alex mit Kommunikationsspezialisten zusammenarbeitet. Wir haben erfahren, dass Alex den neuen Bumblebee-Film vor kurzem gesehen hat und ihn geliebt hat. Unser Team war sofort begeistert von dem Konzept, dass Bumblebees Charakter Technologie (Radio) als Stimme verwenden musste, da Alex auch Assistive Technology-Geräte zur Kommunikation verwendet. Da keine Zeit übrig war, wurden Tacos verbraucht und viele Servietten-Skizzen erstellt.

Stefan & Erin von Makers Hollow stellten sich eine teilweise transformierte Bumblebee vor, mit der Ikone VW Bug Kotflügel, Stoßfänger und Scheinwerfer sowie dem Kopf der Bumblebee - alles um Alex herum. Wir konzentrierten uns auch auf Alex 'Liebe zu seiner Tastatur und wollten dem Kostüm mehr Interaktivität verleihen. Da wir uns Sorgen machten, wie die Teile schnell genug hergestellt werden sollten, konzentrierten wir uns auf die Umwidmung vorhandener Gegenstände - eines Bumblebee-Kostümhelms und Kinderfahrzeugs.

Einige unserer Teammitglieder nehmen an der Power Racing Series auf der Maker Faire Orlando teil. Daher hatten wir mehrere Karosserien im Lager. Außerdem haben wir einen neueren VW-Käfer gekauft und der Verkäufer hat uns ein Motorrad gegeben, als er von dem Projekt erfuhr. Wir machten Makers Hollow und MakerFX zu einem Kunststoff-Shop, um fast alle benötigten Teile zu finden.

Eine solide Basis

Als wir anfingen, den Leitfaden des Magic Wheelchair-Herstellers zu lesen, erfuhren wir, dass ein Mock-Up-Stuhl für einen erfolgreichen Bau von entscheidender Bedeutung ist. Wir hatten gehofft, einen Leihrollstuhl des gleichen Modells zu bekommen, konnten aber keine Antwort vom Hersteller erhalten, und die Händler vor Ort haben diese Rollstühle aufgrund der hohen Kosten nicht auf Lager. Wir erstellten ein Diagramm des Stuhls und Kim lieferte alle kritischen Maße.

Dann bauten wir einen Mock-up-Stuhl aus 3/4 ″ PVC und hofften, dass wir nahe genug sein würden, damit der echte Rollstuhl mit dem arbeiten kann, was wir bauen würden.

Rahmen & Körper

Wir wussten, dass Alex 'Eltern Bumblebee transportieren müssten, und landeten schnell auf einem modularen Design, bestehend aus dreiseitigen Rollrahmen mit einer Vorder- und zwei abnehmbaren Seiten. Wir würden eine Kopf-Schulter-Baugruppe bauen, die an Alex 'Stuhl befestigt wird. Während des ersten Build-Wochenendes fuhren Andrea & Mike von MakeMIA und das Witch Doctor Battlebots-Team von Miami aus, um bei Makers Hollow am Rahmen zu arbeiten.

Bei Makers Hollow wurden die Arbeiten an Rahmen und Karosserie fortgesetzt - die Kunststoffteile wurden lackiert, und Stefan stellte die Hauptkotflügel mit Glasfaser her.

Dieser Abschnitt des Builds war sehr zeitaufwändig. Wir haben Makers Hollow dazu aufgefordert, jede Nacht bis spät in die Nacht zu arbeiten - fabrizieren, schleifen, lackieren und montieren. Die Seitenteile der Karosserie bestanden aus verschiedenen Kindersitzwagen, wurden auseinandergeschnitten, lackiert und dann in einen teilweise transformierten Roboter umgesetzt. Wir haben ein bisschen Zeit damit verbracht, nach Mustern zu suchen, dann sprang Harry in die Aufgabe und baute beide Seiten über 6 Stunden auf.

Die ikonischen VW-"Handtuchstangen" -Puffer wurden mit einem Fahrradkotflügel, Kupferrohr, 1/2 "PVC-Folie und einer Menge Handarbeit von Stefan und Andrew nachgebildet.

Bei der Erstellung von Elementen schweißten wir mehr an den ursprünglichen Rahmen - Stützen, um den vorderen Kotflügel zu halten, und Verlängerungen an den Seiten, um den hinteren Stoßfänger zu halten. Hier ist ein guter Blick auf die Frontfender-Unterstützung…

Und hier sehen Sie einen fertiggestellten Fender. Es war 2 Uhr morgens am Mittwochabend vor dem großen Enthüllungstag!

Während wir an Rahmen und Karosserie arbeiteten, arbeitete Jean Paul parallel an der hinteren Stoßstange.

Die hintere Stoßstange hat Stangen, die in die Rückseite der beiden Seitenrahmen geschoben werden, wodurch Alex 'Stuhl fixiert wird und der Blick von Bumblebee von allen Seiten vervollständigt wird. Als wir anfingen, an der hinteren Stoßstange zu arbeiten, forderten wir die Erstellung eines BMBLBEE-Tags zusammen mit einem benutzerdefinierten Kennzeichenrahmen. Andrea machte das Etikett schnell, und Bob schlug mit einem speziellen Acryl auf dem Laser bei MakerFX einen Tag-Rahmen aus, den Andrew für ein besonderes Projekt in seinem Vorrat versteckt hatte. Hier ist die fertige Aufnahme.

Kopf Schultern

Wir hatten von Anfang an den Plan für Bumblebees Kopf-Schulter-Montage, aber die Montage begann erst am Donnerstag vor der Enthüllung, da wir mit dem Rahmen, der Karosserie, dem hinteren Stoßfänger und interaktiven Elementen so beschäftigt waren. Hier ist ein Modell des Kopfes und der Schultern - sie wurden lackiert und wir haben eine 3D-bedruckte (aber nicht lackierte) Radkappe. Dies ist jedoch vor Beginn der Stahlherstellung.

Wir liefen mit der Zeit davon und das Team verstärkte sich durch die Aufhängung, wobei Stefan mit seiner Magie Bumblebee einige anatomisch korrekte Halselemente gab. (Ja, wir haben alle mit Bumblebee Selfies gemacht ...) Da diese Baugruppe in Stützen für eine Kopfstütze auf dem Stuhl montiert ist und wir keinen Stuhl hatten, war es schwierig, recht zu bekommen.

Wird es passen?

Mit unserem verrückten Herstellungszeitplan haben wir bis Donnerstagabend vor der Enthüllung (yikes!) Keinen Test Fit versucht - wir waren sehr besorgt, und alle unsere Planungen, Kims Messungen und die Mock-Up-Arbeit haben sich gelohnt. Es passte alles !!

Wir hatten etwas mehr als 24 Stunden Zeit, um zu Ende zu kommen, und an diesem Freitag gingen einige Teile zur ATIA-Konferenz für eine Konferenzsitzung. Es gab also keine Zeit zu verlieren - wir mussten alle interaktiven Elemente integrieren!

Interaktive Elemente

Bei unserem ersten Treffen haben wir beschlossen, dass dieses epische Hummelkostüm nicht nur toll aussehen wird, sondern auch für Alex interaktiv sein wird. Unser Assistent Technology Pro, Bill von ATMakers, half uns bei der Auswahl der Interaktionen, die von Alex verwendet werden könnten, und die zukünftig in seine Physiotherapie eingearbeitet werden könnten.

Instrumententafel

Als wir eines der VW-Spielzeugautos ausgemerzt hatten, blieben wir mit diesem Armaturenbrett zurück. Obwohl es nicht Teil unseres ursprünglichen Plans war, wussten wir, dass Alex es lieben würde und Bumblebee ein Dashboard braucht!

Die Marker, Rita & John-Mitglieder von MakerFX machten dieses rosa, nicht funktionsfähige Spielzeug-Dashboard zu einem erstaunlichen Stück Assistive Technology!

Angetrieben von einem Teensy 3.6 verfügt dieses Armaturenbrett über einen kapazitiven Touch-Horn-Button, der mit leitfähigem Filament aus Proto-Pasta 3D bedruckt ist! Das kapazitive Berührungssensor-Breakout von Adafruit mit 12 Tasten wurde verwendet, um eine Schnittstelle zum Teensy herzustellen und die Empfindlichkeit der Taste zu steuern. Es enthält außerdem zwei Tasten für die Assistive Technology, einen 320 × 240-LCD-Bildschirm und drei adressierbare LED-Ringe.

Das Dashboard wird über ein USB-Kabel mit Strom versorgt und sendet über USB-MIDI-Noten Befehle an den Rest des Kostüms. Warum MIDI? Wir haben gelernt, dass Alex seine Casio-Tastatur liebte. Da wir wussten, dass eine Tastatur für Alex ein gutes Werkzeug ist, entschieden wir uns für eine 25-Tasten-Tastatur von AKAI MPK MINI MKII. Diese spezielle Tastatur verfügt auch über 8 Touchpads, die auch von Alex verwendet werden können. Dies gab uns viele Optionen für die Steuerschnittstellen, und der Haupt-Kostüm-Controller könnte entweder mit der Tastatur oder dem Dashboard arbeiten, da beide USB-MIDI-Geräte sind.

MIDI-Keyboard

Das Keyboard wurde so konfiguriert, dass die Keybed-Noten auf Kanal 1 und die Pad-Noten auf Kanal 2 gesendet werden. Wenn das Dashboard Teensy so eingestellt ist, dass es seine MIDI-Noten (von der Hupentaste und zwei Seitentasten) auf Kanal 3 sendet, könnten wir dies tun eingehende Notizen aus drei Quellen und reagieren bei Bedarf unterschiedlich darauf.Die Teensy-Software des Hauptcontrollers ist so eingerichtet, dass die Tasten die Tasten wie gewünscht spielen. Mit den 8 Tastaturpads werden das aktuelle Instrument, der Animationsmodus, das primäre LED-Farbschema und die Hauptscheinwerfer ein- / ausgeschaltet. und um die Hupentöne, Transformator- und Bumblebee-Sprachlaute zu spielen. Diese Aktionen können leicht durch eine Zuordnung von Eingabetasten / Pads / Schaltflächen zu Aktionen oder durch Konfigurieren der Ausgabe des MIDI-Keyboards mit seinem Dienstprogramm neu konfiguriert werden.

Fernbedienung

Wir haben erwartet, dass die Eltern von Alex vielleicht bei der Kontrolle von Bumblebee mithelfen möchten. Deshalb haben wir eine Präsentationsfernbedienung integriert. Ursprünglich wurde dies als "nice-to-have" betrachtet, entwickelte sich jedoch zu einer kritischen Funktion, um das System zu testen und die Bumblebee für Demonstrationen zu steuern. (Ich halte eines davon für alle meine USB-Host-Projekte von Teensy bereit, da es zum Testen erstaunlich praktisch war, ohne zusätzliche Tasten integrieren zu müssen.)

Hauptcontroller

Für die Verarbeitung all dieser Noten und Tastatureingaben ist ein Teensy 3.6 mit USB-Host-Kabel, ein USB-Hub mit 7 Ports, ein Teensy-Audio-Adapterboard, ein benutzerdefiniertes Level-Shifter-Board und ein benutzerdefiniertes 5-Kanal-Transistortreiberboard vorgesehen. Die Teensy-Skizze übernimmt die Audioeinrichtung, einschließlich Audioeingang von einem Musikgerät, Audioausgang an einen 12-V-Verstärker, FFT-Audioanalyse, Peak-Audioanalyse und Zuordnung von eingehenden Tastendrücken und MIDI-Noten zu Aktionen. Diese Aktionen umfassen das Abspielen von Bumblebee-Sounddateien, VW-Bughorn-Sounds und das Ändern der Farbe und des Modus der Animationen. Ich war neu bei Teensy und war begeistert von den USB-Host-Funktionen und den Audio-Funktionen. Wenn Sie dieses System noch nicht verwendet haben, schauen Sie sich das Video und die Dokumentation des Audio-Workshops an. Es zeigt die Möglichkeiten dieses Systems und macht es Ihnen sehr leicht, mit dem Audio-Design-Tool zu beginnen. Der Code für das System wird auf dem GitHub von MakerFX gehostet. Bitte seien Sie vorsichtig mit Ihrem Feedback. Ich lerne gerade Teensy und habe die gesamte Codierung auf dem Controller innerhalb von weniger als 7 Tagen nach dem Einschalten meines ersten Teensy vorgenommen. Wir haben eine Reihe bekannter Fehler und werden Bumblebee für einige Upgrades in den kommenden Wochen zu MakerFX zurückbringen.

LEDs

An den Teensy sind 4 Sätze von WS2812-adressierbaren LEDs angeschlossen. Diese fahren die Augen (zwei 16 LED-Ringe, die auf dem gleichen Daten-Pin laufen), die Tray-LEDs (60+ LEDs, die sich um Alex 'Tray wickeln), die Scheinwerfer-Ringe (zwei 24 LED-Ringe, die auf demselben Daten-Pin laufen) und die Autobot-Logos auf der Bumblebee-Seite (10 Streifen-LEDs pro Seite, die auch einen Daten-Pin besitzen) Darüber hinaus werden mehrere Abschnitte von 12-V-RGB-Streifen-LEDs als Bodeneffekt- und Seitenleuchten verwendet, die von 3 Kanälen der benutzerdefinierten Treiberplatine gesteuert werden Die verbleibenden zwei Kanäle auf der Treiberplatine steuern den linken und rechten Scheinwerferspot, der ebenfalls bei 12 V läuft. Eine interessante Erkenntnis - da wir Teile beschafften, mischten wir Marken von LED-Ringen. Es gibt große Unterschiede in den Ringen, je nach Typ Verbindung zur Richtung der LEDs (im Uhrzeigersinn / gegen den Uhrzeigersinn). Wir verwenden die FastLED-Bibliothek und die nicht blockierende WS2812Serial-Bibliothek für den Teensy. Eine benutzerdefinierte Pegelwandlerplatine, die das 74HCT245 verwendet, um 5V-Datenleitungen für die adressierbaren Daten bereitzustellen LEDs, damit wir sie betreiben können bei der vollen 5v.

Animationsmodi

Derzeit gibt es 7 Animationsmodi: zwei FFT-Audiospektrum-Analysemodi, zwei Spitzenpegelmodus und drei Chase-Animationen. In den audio-reaktiven Modi leuchten die weißen LED-Scheinwerfer mit den höchsten Audiopegeln auf. Die Audioanalyse und die LED-Reaktionen umfassen den Soundeffekt von Bumblebee, alle von Alex gespielten Noten und alle Musik oder Sounds an der Aux-Eingangsbuchse. Alex 'Mutter fand einen alten iPod, der jetzt eine spezielle Musikquelle für Bumblebee ist. Sie können mehr LED-Animationen im Zeitraffer-Video der letzten zwei (späten!) Nächte von Verdrahtung, Lackieren und Testen sehen! (Wir feuern das System ungefähr 2 Minuten nach dem Video an… was ungefähr 2 Uhr morgens in der Nacht vor der Enthüllung war!)

DANKE DIR!

Vielen Dank an die mehr als 25 Personen, die in nur 3 Wochen zum Projekt beigetragen haben, und an das Team von Magic Wheelchair, das dies möglich gemacht hat!

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