残疾人智能拾物手杖

【主旨】

帮助残疾人及有需求的老人以更舒适的生活环境

【其他主题】

也可帮助环卫工人等劳动人民拥有更加舒适、美好的环境与氛围

【概述】

    在实际生活中，我们见到的大多都是身强力壮的健康成人。但你有没有想过，世上还有这样一个特殊的群体——残疾人。他们有些双腿不方便，有些眼中一片黑暗，有些仍智力停留在三岁小孩的时候。他们大多生活不能自理，需要人们的帮助。可是，即便是在科技、经济如此发达的今天，仍有一些残疾人士每天过着暗无天日的生活。一次，我们在小区中散步时，发现一个双腿残疾的老年人在弯腰捡东西。看着他那佝偻的背影，我们不禁感到无比痛心。这让我们不由自主地产生了疑问与思考：如何帮助这些身体残缺的人脱离这种困境呢？

【功能简介】

      （1）自动抓取：使用舵机机械夹和一个按钮模块组成，实现物品的拾取以及机械夹张开的功能。

      （2）物品检测：使用HC-SR04(I2C)超声波测距传感器来进行测距，实现机械臂自动收拢的效果。

      （3）持续供电：使用电池盒及两块18650锂电池为开源Arduino Uno R3主控板以及各模块供电，使用一个开关来控制电池的电力输出。

总体设计

机械夹模块

按钮模块

物品检测模块

开源Arduino UNO R3主控板

供电模块

【结构设计】

    作品结构设计包含两部分结构，第一：机械夹结构，第二：PVC管结构。

（1）机械夹结构

    机械夹结构中我们放置了大量元器件，主要有主控板、机械夹、超声波测距传感器、万用板、开关按钮等。机械夹可以抓取物品，超声波测距传感器可以判断前方是否有物品，从而达到智能抓取物品的效果。万用板和主控板装配度光线来进行整体控制。

（2）PVC管结构

    PVC管结构中我们使用了一根PVC塑料管，以及一个按钮模块。PVC塑料管可以使手感更加舒适，让用户使用更加顺手。按钮模块连接到主控板，让机械夹在闭合的情况下重新张开。

【相关设置】

    程序编写使用的是Mind+V1.7.0 RC2.0，目前已经正式发布，其下载地址为：官网下载（http://mindplus.cc/download.html）。其中本次程序编写涉及到的硬件有Arduino Uno、超声波测距传感器、舵机模块，因此在编写程序前先将这些拓展指令模块添加上，如图1所示。

模块添加

第一步：添加Arduino Uno R3控制器 鼠标点击拓展按钮，切换“主控板”页面，如下图2处，添加Arduino Uno。

主板添加

      第二步：添加超声波测距传感器 鼠标点击拓展按钮，切换“传感器”页面，如下图3，添加超声波测距传感器。

传感器添加

      第三步：添加舵机模块 鼠标点击拓展按钮，切换“执行器”页面，如下图4，添加舵机模块。

添加执行器

【代码编写】

【设备组装】

（1）PVC管结构拼装： 

      第一步：用PVC管专用剪刀，切割出合适长度的PVC管

    第二步：使用热熔胶将按钮模块粘贴在PVC管上。

      第三步：连接度光线，使用胶带紧密缠绕在PVC管上。

（2）机械夹结构拼装

      第一步：使用热熔胶将Arduino Uno主控板粘贴至PVC管顶端。

    第二步：使用热熔胶将电池盒粘贴在PVC管顶端。

    第三步：将电池放入电池盒中。

    第四步：将万用板及电源开关使用热熔胶粘贴在PVC管顶端。

    第五步：使用热熔胶将机械夹、超声波测距传感器粘贴在PVC管顶部并用度光线连接各 传感/执行 器与主板。

【作品展示】

【机械夹模块】

【超声波测距模块】

【供电模块】

    本作品完成以后，大大帮助了双腿不方便的残疾人和有需求的老人们，真正实现了拾物半自动化，大大提升了残疾人的生活水平，后续我们还会对作品进行进一步的改进。此后我们将在学校内进行宣传、倡议，号召更多的学生关心、帮助残疾人和老人，改善他们的生活。

【经验和总结】

      1.自动抓取：由于机械夹模块出现了一些问题，所以夹东西时不是特别紧。

      2.物品检测：因为超声波测距传感器太大，所以放在离机械夹较远的位置，导致距离测量不准确，装置不灵敏。

      3.持续供电：锂电池传输功率较大，续航时间相对较长，可以满足装置的需求。

附硬件连接表