Молодая, но интересная концепция управления чем бы то ни было при помощи жестов, пока не сравнится по быстроте, точности и набору функций с привычными нам кнопками. Согласитесь, что для того, чтобы включить чайник, проще нажать на кнопку, чем скажем махнуть рукой или выполнить какой-то специальный жест. Однако уже сейчас есть области применения, в которых традиционные интерфейсы проигрывают.
Если вы едете в машине, то нажатие на кнопку вовремя движения (например, чтобы включить обдув лобового стекла) требует от вас оторвать глаза от дороги и найти эту кнопку… ну или нащупать по памяти. Гораздо проще произнести команду или махнуть рукой. И хотя распознавание речи тоже интересная тема, но тут я решил сконцентрироваться исключительно на устройствах распознавания жестов, с которыми мне удалось поработать – это Myo armband, Leap Motion и SparkFun RGB and Gesture Sensor.
Три разные “игрушки” , которые обладают разным функционалом, ценой, размерами и, видимо, областью применения.
Но прежде чем перейти к непосредственно устройствам я бы хотел остановиться на более простых вариантах распознавания движения с использованием дальномеров.
одним из типичных представителей является ультразвуковой датчик определения расстояния, например hc-sr04.
Использовать его просто: согласно datasheet-у подается напряжение на триггер в течении 10 микросекунд, а затем считывается сигнал с ножки echo. Конечно уже есть готовые библиотеки для работы с этим датчиком, например NewPing, правда качество измерения крайне низкое если расстояние больше 10см.
Соответственно можно сделать простой скетч, который бы в случае обнаружения препятствия на расстоянии меньше, скажем, 6 сантиметров срабатывал как нажатие на кнопку. Вот пример реализации с ипользованием простенького i2c дисплея для отображения информации:
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#define OLED_RESET 4
Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);
#define Trig_pin 8
#define Echo_pin 7
#define press_range 6
#define measures 20
bool pressed = false;
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
pinMode(Trig_pin, OUTPUT);
digitalWrite(Trig_pin, LOW);
pinMode(Echo_pin, INPUT);
display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);
pressed = false;
display.display();
}
void loop() {
unsigned int range = Ranging();
if (range < press_range)
pressed = !pressed;
display.clearDisplay();
display.setTextSize(2);
display.setTextColor(WHITE);
display.setCursor(0,0);
display.print("cm: ");
display.println(range);
if (pressed)
display.println("pressed");
else
display.println("released");
display.display();
delay(300);
}
unsigned int Timing()
{
digitalWrite(Trig_pin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(Trig_pin, LOW);
return pulseIn(Echo_pin, HIGH);
}
unsigned int Ranging()
{
unsigned int avgduration = 0;
unsigned int maxdur = 0;
unsigned int mindur = 0;
for (int i = 0; i < measures; i++)
{
unsigned int etime = Timing();
if (etime > maxdur)
maxdur = etime;
if (etime < mindur)
mindur = etime;
avgduration += etime;
delay(1);
}
avgduration = (avgduration - (maxdur + mindur)) / (measures-2);
return (avgduration /29 / 2);
}
Функция Timing() замеряет время которое потребовалось отражённому сигналу, чтобы вернуться. Функция Ranging() вызывает её 20 раз с задержкой 1 милисекунда, максимальное и минимальное значение отбрасываются, а оставшиеся усредняются. Затем просто проверяется, что если расстояние меньше заданного значения – 6 см, то произошло нажатие на кнопку. Работает это таким вот образом:
Другой пример использования датчика расстояния для распознавания движений – это взять например два таких датчика и поставить их рядом. Соответственно , когда оба они сработают, то в зависимости от того, который первый сработал определить направление. Для разнообразия решил использовать инфракрасные дальномеры.
У них меньше дальность обнаружения, но есть цифровой выход, который говорит – близко объект или нет. Вот мой пример реализации:
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#define OLED_RESET 4
Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);
#define din1 4
#define ain1 A0
#define din2 2
#define ain2 A1
bool t1 = false;
bool t2 = false;
short drctn = 0;
void setup() {
display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);
display.display();
pinMode(din1,INPUT);
pinMode(ain1,INPUT);
pinMode(din2,INPUT);
pinMode(ain2,INPUT);
}
void loop() {
display.clearDisplay();
display.setTextSize(1);
display.setTextColor(WHITE);
display.setCursor(0,0);
unsigned int ad1=analogRead(ain1);
unsigned int ad2=analogRead(ain2);
int din1_val = digitalRead(din1);
int din2_val = digitalRead(din2);
if (t1 && !t2 && (din2_val == LOW))
drctn = 1;
else if (t2 && !t1 && (din1_val == LOW))
drctn = -1;
else if (!t1 && !t2)
drctn = 0;
if(din1_val==LOW)
{
display.print("1: Near | ");
t1 = true;
}
else
{
t1 = false;
display.print("1: Far | ");
}
if(din2_val==LOW)
{
display.println("2: Near ");
t2 = true;
}
else
{
t2 = false;
display.println("2: Far ");
}
display.print(ad1);
display.print(" | ");
display.println(ad2);
if (drctn == -1)
display.println("left");
else if (drctn == 1)
display.println("right");
display.display();
delay(100);
}
И вот как это работает:
Соответственно если добавить ещё один датчик расстояния, то можно расширить количество распознаваемых движений.
Например теперь можно распознать движения вверх и вниз. Вот как это работает:
Скетч отличается не сильно – идея та же самая. Если сначала сработал верхний дальномер а потом оба нижних, то движение вниз, если сначала оба нижних, а потом верхний, то движение вверх.
Ещё один момент, которй можно сюда добавить – это “нажатие” как в примере с ультразвуковым датчиком. Вот полный скетч, который включает движения влево, вправо, вверх, вниз и нажатие.
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#define OLED_RESET 4
Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);
#define din1 4
#define ain1 A0
#define din2 2
#define ain2 A1
#define din3 7
#define ain3 A2
bool t1 = false;
bool t2 = false;
bool t3 = false;
short drctn = 0;
void setup() {
display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);
display.display();
pinMode(din1,INPUT);
pinMode(ain1,INPUT);
pinMode(din2,INPUT);
pinMode(ain2,INPUT);
pinMode(din3,INPUT);
pinMode(ain3,INPUT);
}
void loop() {
display.clearDisplay();
display.setTextSize(1);
display.setTextColor(WHITE);
display.setCursor(0,0);
unsigned int ad1=analogRead(ain1);
unsigned int ad2=analogRead(ain2);
unsigned int ad3=analogRead(ain3);
int din1_val = digitalRead(din1);
int din2_val = digitalRead(din2);
int din3_val = digitalRead(din3);
if (drctn == 0)
{
if (t1 && !t2 && (din2_val==LOW))
drctn = 1;
else if (t2 && !t1 && (din1_val==LOW))
drctn = -1;
else if (t1 && t2 && (din3_val==LOW))
drctn = 2;
else if (t3 && !t2 && !t2 && (din1_val==LOW) && (din2_val==LOW))
drctn = -2;
else if (!t1 && !t2 && !t3 &&(din1_val==LOW) && (din2_val==LOW)&& (din3_val==LOW))
drctn = -3;
}
if(din1_val==LOW)
{
display.print("1 Near ");
t1 = true;
}
else
{
t1 = false;
display.print("1 Far ");
}
if(din2_val==LOW)
{
display.print("2 Near ");
t2 = true;
}
else
{
t2 = false;
display.print("2 Far ");
}
if (din3_val==LOW)
{
display.println("3 Near");
t3=true;
}
else
{
t3 = false;
display.println("3 Far");
}
display.print(ad1);
display.print(" ");
display.print(ad2);
display.print(" ");
display.println(ad3);
if (drctn == -1)
display.println("left");
else if (drctn == 1)
display.println("right");
else if (drctn == 2)
display.println("up");
else if (drctn == -2)
display.println("down");
else if (drctn == -3)
display.println("push");
display.display();
if (!t1 && !t2 && !t3)
drctn = 0;
delay(100);
}
и пример того, как это работает
в следующем посте уже будут готовые решения вместо кустарных. Как вам идея управления жестами в целом?