Умные очки для слабовидящих: голосовая навигация по ультразвуку

Компоненты и материалы

• Arduino Pro Mini 5V/16MHz (или Nano/UNO) — 1 шт.
• Ультразвуковые датчики HC-SR04 — 3 шт. (левый, правый, центральный)
• DFPlayer Mini (MP3-модуль) — 1 шт.
• Микро-SD карта с аудиофайлами
• Аудиоджек 3.5 мм — 1 шт. (для наушников)
• Вибромотор — 1 шт. (тактильная обратная связь)
• Платы ПП (PCBWay / JLCPCB) — 2 шт. (верх/низ очков) или монтажная плата
• Колодка переключателей (Slide Switch) — 1 шт.
• Пайка, пинцет, припой

Идея и принцип работы

Очки в форме оправы с тремя ультразвуковыми датчиками сканируют пространство перед пользователем. Arduino измеряет расстояния. При обнаружении препятствия ближе заданного порога:

• DFPlayer воспроизводит голосовое сообщение («Препятствие слева», «Спереди» и т.д.) в наушники.
• Вибромотор выдаёт короткий импульс.

Питание от Li-ion аккумулятора (не в списке, но необходим). Корпус — печатная плата в форме очков.

Подготовка HC-SR04

Стандартные модули имеют угловые заголовки. Их нужно выпрямить или заменить на прямые, чтобы датчики смотрели вперёд/вбок. Изоляционная лента на обратной стороне предотвращает короткое замыкание.

Подключение (исправленная схема)

• DFPlayer: RX → D9 Arduino, TX → D8 Arduino (в оригинале было наоборот — ошибка схемы).
• HC-SR04 (3 шт.): Trig/Echo на цифровые пины (см. код на GitHub).
• Вибромотор: через транзистор на PWM-пине.
• Питание: общая шина 5V/GND, аккумулятор через стабилизатор (если >5V).

Аудиофайлы на SD-карте

В корень карты скопировать папку mp3 с файлами 0001.mp3, 0002.mp3… (нумерация важна для DFPlayer). Примеры фраз: «Obstacle left», «Obstacle right», «Obstacle front», «Clear path».

Прошивка

Код доступен на GitHub: Talking-Smart-Glass-For-Blind. Основные моменты:

• Используется библиотека DFRobotDFPlayerMini.
• Цикл опрашивает три датчика, усредняет показания, фильтрует выбросы.
• Логика: если расстояние < порога (настраиваемо) → проигрывается соответствующий трек + вибрация.
• Кнопка переключает режимы (только голос, только вибрация, оба).

Сборка корпуса

1. Заказать PCB по файлам из раздела CAD (EasyEDA/PCBWay).
2. Припаять Arduino, DFPlayer, джек, переключатель.
3. Установить HC-SR04 в отверстия платы под углом (боковые — вбок, центральный — вперёд).
4. Приклеить вибромотор на боку оправы.
5. Закрепить аккумулятор и зарядный модуль (TP4056) на задней части.

Тестирование и доработка

• Проверить срабатывание на разных расстояниях.
• Скорректировать пороги в коде под свои условия.
• Добавить звуковые подсказки для батареи (низкий заряд).

Социальное значение

Низкобюджетное решение (<$50) для помощи слабовидящим в ориентации в помещении и на улице. Открытый код и PCB-файлы позволяют повторить и улучшить проект.